Projet de recherche SU/03 (Action de recherche SU)
Le projet est coordonné par le Prof. R. DE BATIST.
1. Objectifs:
Le projet émane d'un groupe de huit laboratoires spécialisés dans la science et le génie des matériaux disposant en leur sein d'une large expérience dans le domaine de la supraconductivité et ayant accès à une gamme étendue de techniques de fabrication et d'installations destinées à l'analyse microstructurale et à l'étude des propriétés physiques des matériaux. Il est construit autour de trois orientations principales étroitement corrélées entre elles.
La première orientation concerne l'optimisation empirique des procédés de synthèse de matériaux précurseurs utilisables pour la fabrication de céramiques supraconductrices de diverses compositions (YBaCuO, BiSrCaCuO, TlBaCaCuO) et l'exploration des variantes potentiellement intéressantes de nouveaux matériaux. Des spécimens (massifs) de divers matériaux bien spécifiés seront préparés.
Les techniques de synthèse seront étudiées au moyen de l'analyse thermique des produits de réaction, l'accent étant mis sur les techniques chimiques humides. Les méthodes de la métallurgie des poudres seront utilisées pour le prétraitement et la production de précurseurs. Une attention particulière sera accordée au contrôle de la morphologie et de la distribution des dimensions de particule dans les processus de synthèse des poudres.
La deuxième orientation vise à étudier de manière exploratoire les techniques de mise en forme de conducteurs massifs (fils mono- ou multifilamentaires, bandes) et de structures en couches destinés, respectivement, à des applications électrotechniques et électroniques. Sans exclure d'autres composés, ces recherches concerneront principalement YBaCuO, et des composés de Bi. Des couches minces seront produites par dépôt chimique organo-métallique en phase vapeur et par pulvérisation réactive. Des couches
épaisses et des conducteurs massifs seront fabriqués au moyen de diverses techniques telles que le dépôt par projection de plasma, le laminage, le coulage de bandes, l'extrusion, etc.
La troisième orientation couvre la caractérisation des matériaux céramiques supraconducteurs, à la fois dans le but d'accroître la connaissance fondamentale des propriétés de ces matériaux et de permettre la détermination et l'optimisation de leurs caractéristiques fonctionnelles (paramètres critiques), en vue d'applications technologiques éventuelles. Les très nombreuses techniques de mesure disponibles dans les laboratoires associés au projet (méthodes d'analyse thermique, chimique, structurale, électrique,
magnétique, etc) seront utilisées.
2. Programme coordonné de recherche
A. Optimisation et contrôle des procédés de préparation de précurseurs et d'échantillons de matériaux bien spécifiés:
1. métallurgie des poudres ;
2. procédés chimiques humides:
a. dépôt d'aérosol ;
b. précipitation d'oxalate ;
c. méthode sol-gel ;
3. analyse thermodynamique.
B. Fabrication de couches minces:
1. pulvérisation magnétron soutenue par résonance cyclotronique
électronique;
2. dépôt chimique organo-métallique en phase vapeur.
C. Fabrication de couches épaisses et de conducteurs massifs:
1. dépôt à partir d'un plasma ;
2. coulage de bandes, laminage, extrusion:
a. YBaCuO ;
b. composés du Bi.
D. Caractérisation des propriétés de base des matériaux :
1. analyse microstructurale (TEM) ;
2. amortissement mécanique ;
3. propriétés thermoélectriques, conductibilité thermique.
E. Soutien à la préparation des précurseurs et à la fabrication de couches et conducteurs massifs:
1. caractérisation des poudres ;
2. analyse thermique ;
3. analyse chimique ;
4. analyse de surface, interfaciale et structurale ;
5. propriétés mécaniques.
F. Caractérisation fonctionnelle:
1. résistivité, magnétisation ;
2. courant critique (ac, dc) (en fonction de la température, de l'induction,
des contraintes mécaniques).
Les différentes lignes de recherche sont étroitement corrélées entre elles selon le calendrier suivant:
A. Optimisation des méthodes de synthèse et préparation de matériaux supraconducteurs spécifiques. Activité courante dont les objectifs
concrets seront adaptés de manière permanente aux demandes des associés et à l'évolution des connaissances.
B, C. Evaluation des techniques de mise en forme.
B1. Pulvérisation: optimisation des paramètres du processus en fonction du substrat et de la couche tampon. Après deux ans de recherche
exploratoire, application à des structures sandwich et à des substrats semiconducteurs.
B2. Dépôt MOCVD: mise au point de l'installation, choix des matériaux de départ et examen des paramètres du processus. Après deux ans,
optimisation de la mise en oeuvre du processus pour les matériaux de départ les plus adaptés.
C. Conducteurs massifs (fils et/ou bandes). Etude des matériaux et des paramètres des processus. Après deux ans, optimisation de la mise en
oeuvre des processus afin d'améliorer les caractéristiques d'utilisation. De plus, un certain nombre d'objectifs quantitatifs (densité de courant,
dimension, etc) seront définis après deux ans.
D, E, F. Caractérisation. Activité courante, en interaction constante avec les autres lignes de recherche du projet.
