Synthèse, mise en forme et frittage de céramiques thermoélectriques de formulation In2-xGexO3

Ce travail de thèse porte sur l’étude des relations procédé, micro/nanostructures et propriétés thermoélectriques de composés oxydes de formulation In2-xGexO3. Dans ce contexte, des techniques de synthèse des poudres par chimie douce (procédé citrate), de mise en forme en milieu liquide (coulage en moule poreux) et de frittage non conventionnel des céramiques (frittage micro-ondes) ont été développées.
Par comparaison à des procédés d’élaboration classiques, le développement du procédé citrate a permis la préparation de microstructures homogènes permettant d’optimiser les propriétés de transport. La figure de mérite ZT des composés In2-xGexO3 atteint ainsi des valeurs supérieures à 0,3 à 1000 K. Afin de mieux contrôler la densification pendant le frittage, l’utilisation d’une technique de mise en forme par coulage en moule poreux a été expérimentée et des densités après frittage proches de la densité théorique ont pu être obtenues grâce à une mise en ordre optimisée des particules dans les composés crus. Le développement du frittage micro-ondes à ce type de matériau a par ailleurs permis d’obtenir des microstructures très fines (taille de grains inferieure à 500 nm). Un dispositif thermoélectrique (surface de 35 × 40 mm², 56 jambes) de formulations Ca3Co4O9 et In1.994Sn0.006O3 a été également réalisé. Celui-ci délivre une puissance de 480 mW pour un gradient de température de 550 K.
Ces différentes études ouvrent des perspectives intéressantes dans l’élaboration de composés et de dispositifs thermoélectriques à base d’éléments oxydes présentant des performances accrues.