PZT

Les PZT, ou titano-zirconates de plomb, sont des composés chimiques de formule PbZrxTi1−xO3, où 0 ≤ x ≤ 1. Il s'agit de céramiques de structure pérovskite présentant plusieurs propriétés intéressantes : * ferroélectricité, c'est-à-dire qu'elles ont une polarisation électrique spontanée, qui peut être inversée par l'application d'un champ électrique ; * piézoélectricité, c'est-à-dire qu'elles peuvent changer de forme si on leur applique un champ électrique, ou qu'elles peuvent générer une tension électrique entre deux faces lorsqu'on leur applique une déformation — propriété particulièrement utile pour les capteurs, les transducteurs, les actionneurs au sens large, etc. ; * pyroélectricité, c'est-à-dire qu'elles peuvent générer une tension électrique lorsqu'on modifie leur température, d'où des applications dans les sondes de température. Ces matériaux ont été développés vers 1952 à l'université de technologie de Tokyo. Ils présentent une meilleure sensibilité et des températures d'utilisation plus élevées que le titanate de baryum BaTiO3 utilisé jusqu'alors. Leur permittivité est particulièrement élevée, de l'ordre de 10 000 pour le PbZr0,52Ti0,48O3 à proximité de la limite de phase morphotrope (MPB) à 456,85 °C (température de Curie) et 100 kHz, voire davantage en fonction du dopage, ces matériaux surclassant les matériaux piézoélectriques classiques tels que le quartz SiO2 ou les langasites La3Ga5SiO14. Certaines formulations sont ohmiques jusqu'à au moins 250 kV/cm, soit 25 MV/m, seuil au-delà duquel l'intensité du courant électrique croît exponentiellement en fonction du champ électrique avant d'atteindre l'effet d'avalanche. Les PZT ont un comportement retardé, l'avalanche pouvant survenir après plusieurs minutes à quelques heures d'application continue d'une tension constante, durée variant en fonction de la tension et de la température, de sorte que la rigidité diélectrique de ces matériaux dépend de l'échelle de temps pendant laquelle elle est mesurée. Les PZT sont parmi les céramiques piézoélectriques les plus couramment utilisées en raison de leur résistance mécanique, de leur inertie chimique, de leur facilité de mise en forme et de leurs coûts de production relativement bas. Leurs propriétés mécaniques, diélectriques, de couplage, de pertes, sont modulables selon leur teneur en zirconium et en titane.