Composite piézo-magnétique par frittage sous champ
(Projet-ANR-22-CE09-0023)

Octobre 2022 - Septembre 2026

Partenaire IMN du projet : Philippe MOREAU  (équipe ST2E)

Coordinateur :
Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux (LSPM Villetaneuse)
Partenaires :
GREMAN Université de Tours
Institut des Sciences Analytiques et de Physico-Chimie pour l'Environnement et les Matériaux (IPREM Pau)

Personnels IMN impliqués :
Nicolas GAUTIER (IE CNRS), Eric GAUTRON (IE CNRS), Amina MERABET (CDD IE CNRS)

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Notre projet porte sur l’élaboration d’un matériau composite qui, de par sa composition chimique et sa structuration innovantes, présentera de nouvelles fonctions permettant de moduler ces caractéristiques magnétiques par un champ électrique. Il s’agira de mettre en forme des composites dont la matrice sera constituée d’une phase piézoélectrique inorganique et les inclusions seront à base de nano-objets ferromagnétiques aciculaires. L’utilisation de composés piézoélectriques sans plomb et d’aimants sans terres rares sera proactive par rapport à la réglementation en vigueur. Un procédé d’élaboration nouveau, économe et respectueux de l’environnement sera mis en place. Une originalité du projet consistera en particulier à combiner le Spark Plasma Sintering à la présence d’un champ magnétique pour la mise en forme des composites. Ce procédé de frittage permettra d’organiser la phase magnétique au sein de la phase piézoélectrique afin d'en optimiser les propriétés de couplage Magnéto-électrique. Ces propriétés seront étudiées en lien avec la micro et nanostructure d'interface.

Les principaux objectifs innovants du projet COMPAGNON sont :

• L’élaboration d’un composite innovant, présentant des fonctions couplées permettant de moduler les caractéristiques de l’aimant permanent (Mr, Ms, Hc et Ka) par un champ électrique et présentant des coefficients de couplage de l’ordre des centaines de mV.cm-1.Oe-1.
• La caractérisation des interfaces dans le composite par la mise en œuvre de techniques avancées multi-échelles : échelles atomique (MET haute résolution, EELS …) , nanostructurale (FIB-3D) et du composite (XPS, PDF, …).
• Contribuer à la compréhension du lien entre structure-composition-interface au sein du nanocomposites (nanofils-matrice) et les propriétés ME obtenues.
• Lever des verrous, que ce soit au niveau fondamental (nucléation et croissance de nanofils, élaboration des systèmes coeur@coquilles, couplage magnéto-électrique, maîtrise de la taille de grains, des interfaces et de la densification/structuration des composites…...) mais aussi au niveau technologique (nanostructuration sous champ) dans le domaine des matériaux multifonctionnels.
• Disposer d’aimants permanents avec un champ magnétique de l’ordre de 1 T, sans terres rares dont l’intensité pourrait être contrôlée par un champ électrique.