Conclusion et perspectives
Céramiques piézoélectriques sans plomb - Propriétés et applications

L’introduction des restrictions sur l’utilisation du plomb a permis la synthèse et le développement d’un grand nombre de matériaux piézoélectriques sans plomb avec des compositions plus ou moins complexes et avec des propriétés piézoélectriques proches, voire, supérieures à certains PZT.

Contrairement aux matériaux avec du plomb de la famille PZT, les matériaux sans plomb sont divisés en différentes familles, BaTiO₃, KNN, BNT et BFO, qui possèdent leurs caractéristiques spécifiques en termes de propriétés piézoélectriques. Grâce à l’amélioration rapide de leurs performances, l’efficacité des matériaux piézoélectriques sans plomb a pu être démontrée dans différents dispositifs et prototypes dans le domaine des capteurs, actuateurs et dispositifs ultrasonores. Même si leur performance globale est encore inférieure à celle des dispositifs à base de PZT, ces prototypes permettent de révéler les voies stratégiques nécessaires à améliorer pour de futures applications, afin de pouvoir remplacer dans le futur les matériaux à base de plomb.

Pour les applications à plus grande échelle, de meilleures performances globales et une bonne stabilité en fonction de la température, du champ, du temps de sollicitation en fonctionnement, du comportement mécanique, doivent encore être atteintes. En termes de stabilité en température, les céramiques à base de BFO et de KNN sont les piézoélectriques sans plomb les plus prometteuses pour les applications. Pour des piézoélectriques « durs » sans plomb, il est difficile de réaliser simultanément des Q _m et des d ₃₃ élevés. Les mécanismes physiques correspondants doivent être révélés pour guider le développement de ce type de matériaux.

Au-delà des paramètres électriques, les procédés de fabrication des matériaux piézoélectriques sans plomb nécessitent un grand effort au niveau de la reproductibilité des compositions et au niveau de la conception des dispositifs.