Approche couplée de synthèse par chimie douce et SPS de manganites sustitués pour la réfrigération magnétique

Coupled soft-chemistry and SPS approach for the obtention of substitued manganites for domestic refrigeration

• Auteur / Autrice : Firas Ayadi
• Direction : Souad Ammar, Abdelwaleb Cheikrouhou, Wissam Cheikrouhou-Koubaa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie, surface, interface, matériaux fonctionnels
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Paris 7 en cotutelle avec Université de Sfax (Tunisie)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sol-gel, Procédé

Polyols

Spark plasma sintering (métallurgie)

Manganites

Effet magnétocalorique

Résumé

Ce travail avait pour objectifs de développer de nouvelles méthodes économiques de synthèse et de frittage de manganites et d'étudier l'influence de ces voies d'élaboration sur les propriétés structurales, magnétiques et magnétocaloriques des composés élaborés. La motivation essentielle était l'obtention de matériaux nanostructurés peu coûteux présentant un effet magnétocalorique important. Notre étude s'est focalisée sur les solutions solides La0,7Cao,3,Ba„Mn03 et La0,7Sr0,3_„Agx1VIn03. Une étude systématique a été notamment menée sur la première famille de composés qui a été préparée par différentes méthodes : solide-solide classique, SPS réactive, voie couplée chimie douce (sol-gel ou polyol) et frittage classique ou SPS. L'utilisation de la SPS permet d'obtenir des céramiques nanostructurées contrairement aux échantillons frittés en four traditionnel. Les composés préparés par les méthodes couplées chimie douce et SPS présentent des valeurs de température de Curie et d'aimantation à saturation plus faibles, associées à une variation d'entropie maximale plus faible que pour les échantillons obtenus par voie céramique. Cependant, celle-ci est compensée par un élargissement de la plage de température de transition paramagnétique-ferromagnétique. Par conséquent, la puissance relative de refroidissement (RCP) la plus importante a été obtenue par la méthode couplée polyol et SPS pour le composé LacoCao. 1Bao,2Mn03. La valeur de RCP sous 5T autour de la température ambiante correspond à 74% de celle obtenue dans le gadolinium, faisant de ce dernier, obtenu par une méthode économiquement avantageuse, un candidat sérieux pour la réfrigération magnétique domestique.

This work aimed at developing new economic synthesis and sintering methods of manganites and to study the influence of these methods on the structural, magnetic and magnetocaloric properties of the compounds. The main objective was to obtain low cost nano-materials presenting a significant magnetocaloric effect. Our study focused on the La0,7Ca0,3_ „BaxMn03 and La0,7Sr0,3,Ag,Mn03 solid solutions. A systematic study was undertaken on the first family which was prepared by various methods:solid-solid, reactive SPS, soft chemistry (sol-gel or polyol) coupled with traditional sintering or SPS. The use of SPS allows obtaining nano-structured ceramics contrary to traditional furnace. The compounds prepared by coupling soft chemistry and SPS present low Curie temperatures values and weak magnetization at saturation, resulting in a maximum entropy change lower than that observed in the samples elaborated by a ceramic way. However, the low maximum entropy change is compensated by an enlargement of the paramagnetic to ferromagnetic transition. As a consequence, the highest relative cooling power (RCP) was obtained with the polyol and SPS coupled method for the La0. 7Ca0. 1Ba0,2Mn03 compound. This RCP value around room temperature corresponds to 74% of that of pure gadolinium, making this sample, obtained by an economically advantageous method, a serious candidate for domestic magnetic refrigeration.