Développement de matériaux magnétiques peu sensibles aux contraintes mécaniques

Contexte :

Les ferrites sont des matériaux magnétiques indispensables dans le domaine des dispositifs de télécommunications, d’électronique haute fréquence, d’électronique de puissance pour des applications variées : inductances, transformateurs, circulateurs, conversion et amplification d’énergie. Dans toutes ces applications, il est essentiel de maitriser l’effet des contraintes mécaniques sur les propriétés magnétiques afin d’améliorer les performances des dispositifs et de réaliser des gains d’énergie. En effet, les effets de couplages magnéto-élastiques (ou magnétostriction), qui interviennent au second ordre par rapport à l’ensemble des propriétés magnétiques, peuvent contribuer à des pertes intrinsèques qu’il est difficile de réduire sans perturber l’optimum établi. Une solution originale a cependant été identifiée dans la littérature par GF Dionne et RG West («Magnetic and dielectric properties of the spinel ferrite system Ni0.65Zn0.35Fe2−xMnxO4», Journal of Applied Physics 61, 3868, 1987). Cette voie basée sur l’effet Jahn Teller est encore peu étudiée et mal comprise dans la littérature, notamment parce que cet effet se met en place à partir d’une concentration-seuil et non de manière linéaire.

Objectif de la thèse :

L’objectif de cette thèse est d’améliorer les performances des matériaux à base de ferrites en diminuant leur sensiblité aux contraintes mécaniques en réalisant des dopages pour induire un effet Jahn-Teller. La mise en évidence de cet effet, et la compréhension plus fine du rôle de la composition sur les propriétés magnétiques sont également un objectif. Les travaux seront valorisés par des publications et des participations à des congrès internationaux. Les compositions les plus performantes pourraient être utilisées pour des applications industrielles.

Déroulement de la thèse :

Les travaux se dérouleront dans les locaux de Thalès Research and Technology (TRT) à Orsay (91) qui dispose de moyens d’élaboration, de caractérisations chimiques et microstructurales et de caractérisations magnétiques. Le(a) doctorant(e) sera encadré(e) par Richard Lebourgeois, expert en développement de matériaux magnétiques pour des applications dans le domaine de l’électronique de puissance ou les télécommunications. Des compositions exploitant l’effet Jahn-Teller pour compenser la magnétostriction y seront élaborées et caractérisées. La sensibilité aux contraintes des propriétés magnétiques, notamment de leur sensiblité aux contraintes, nécessitent des moyens spécifiques présents au CEA le Ripault. Des caractérisations microstructurales poussées avec l’appui des grands instruments (ESRF,…) permettront de déterminer la composition chimique locale afin de comprendre par des modèles simples le rôle de chaque espèce ionique sur les propriétés magnétiques des compositions.

DIRECTEUR DE THESE

Olivier ISNARD
Olivier.Isnard@neel.cnrs.fr

ECOLE DOCTORALE

ED 47
Ecole Doctorale de Physique
EDPHYS
Domaine Universitaire
Maison du doctorat Jean Kuntzmann
110 rue de la Chimie
38402 Saint-Martin d’Hères

ENCADRANT

Anne-Lise ADENOT-ENGELVIN
anne-lise.adenot-engelvin@cea.fr

CENTRE

Le Ripault
BP 16
37260 Monts
Tél. : 02-47-34-40-00