Elaboration et caractérisation de composites métal-ferrite nanostructurés, pour applications en moyennes et hautes fréquences

• Main Author: Moulin, Johan
• Language: FRE
• Published: École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan 2001
• Subjects: [SPI:NRJ] Engineering Sciences/Electric power; [PHYS:COND] Physics/Condensed Matter; magnétisme; nanoparticules; ferrite doux; composite
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00263878; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/26/38/78/PDF/Johan_MOULIN_these2001.pdf

Ce travail a été mené dans le cadre du programme ‘matériaux' du CNRS. Il s'intègre à ce titre dans une étude plus vaste des matériaux magnétiques doux (projet n°154 : ‘matériaux magnétiques doux nanostructurés').<br /> Cette étude a consisté à élaborer puis caractériser des composites à base de ferrite commercial broyé et de poudres de Fe et FeNi nanométriques. L'objectif est de profiter de la résistivité du ferrite spinelle d'une part, ainsi que de la forte aimantation et des propriétés magnétiques douces de particules métalliques nanométriques d'autre part. La dispersion du métal dans le ferrite est réalisée par cobroyage.<br /> Nous rappelons tout d'abord certaines bases du magnétisme, en s'attardant plus longuement sur le ferromagnétisme et le ferrimagnétisme (chapitre I). Puis sont présentées les propriétés particulières physiques et magnétiques des matériaux nanométriques (chapitre II).<br />Le mode d'élaboration des composites nanostructurés – préparation des poudres, cobroyage, compactage et frittage – est ensuite détaillé (chapitre III), ainsi que les techniques de caractérisation structurale utilisées lors de ce travail (chapitre IV). Nous présentons enfin les résultats des différentes mesures, ainsi que leur interprétation (chapitre V), en mettant en avant l'influence des différentes étapes de l'élaboration sur les propriétés structurales et magnétiques des composites. <br /> Nous avons montré que la réaction d'oxydo-réduction entre le fer et le ferrite MnZn dégradait les propriétés magnétiques des deux composés. C'est pourquoi nous avons testé une combinaison Fe25Ni75-ferrite, qui s'est révélée chimiquement plus stable. Des microphotographies ont montré que la méthode d'élaboration réalise bien la dispersion des particules métalliques dans le ferrite, et que ces particules restent nanométriques après frittage. Les caractérisations magnétiques et structurales ont toutefois démontré que cette méthode introduit des contraintes et un taux de porosité non négligeables dans le matériau, qui sont préjudiciables à ses propriétés magnétiques.