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FP6

INCEMS — Résultat en bref

Project ID: 13862
Financé au titre de: FP6-NMP
Pays: Allemagne

Vous ne verrez plus jamais une poterie du même œil!

Les céramiques sont des matériaux durs composés de cristallites de formation très différente, souvent désignés sous le terme de grains. Grâce à leurs nombreuses fonctionnalités, des variantes sont utilisées dans un grand nombre de produits de haute technologie qui vont bien au-delà de la poterie traditionnelle.
Vous ne verrez plus jamais une poterie du même œil!
Le projet Incems («Interfacial materials - computational and experimental multi-scale studies») a entrepris d'étudier les propriétés des céramiques multifonctionnelles avec des films intergranulaires à l'échelle nanométrique (IGF). Ces derniers se rencontrent dans les matériaux polycristallins, au niveau des frontières entre les grains. L'approche consistait à examiner et adapter les propriétés du matériau qui influencent le comportement résultant de l'exposition à d'autres environnements, aux champs électriques et au stress mécanique.

En utilisant la modélisation informatique, le consortium financé par l'UE a analysé la stabilité, la structure et la composition des IGF et tenté d'identifier les conditions dans lesquels se forment des IGF transitoires. Il a également cherché à proposer des stratégies pour les modifier ou les éliminer grâce à la chaleur. Ce point est important pour optimiser la résistance électrique et mécanique afin d'assurer les performances et la durabilité des appareils.

En utilisant le matériau SrTiO3 (STO) polycristallin, les chercheurs ont pu étudier efficacement les interfaces céramiques et déboucher sur une validation expérimentale solide et critique. Des ensembles de SrTiO3 polycristallin présentant des microstructures et des compositions variées ont été synthétisés dans des conditions contrôlées, et leurs interfaces ont été caractérisées en utilisant des méthodes d'imagerie à haute résolution.

Un résultat important des activités théoriques du projet Incems a été de définir et de rendre opérationnelles les approches théoriques et informatiques nécessaires pour faire progresser le travail. Le résultat le plus important et inattendu de l'étude a été de découvrir l'absence de preuves de formation d'IGF dans les matériaux STO. Les activités se sont alors attachées à faire varier l'approche synthétique afin de déterminer les conditions de traitement pour la formation et la suppression d'IGF.

Des expériences dans ce sens ont cherché à compléter les interfaces avec l'utilisation de bicristaux, améliorant ainsi la possibilité de déterminer les conditions de formation des IGF. Des expériences de simulation atomique utilisant ces bicristaux ont permis de mieux comprendre les forces et les faiblesses des potentiels interatomiques empiriques appliquées aux interfaces STO.

Les progrès et découvertes du projet ont été partagés dans le cadre de présentations lors de conférences scientifiques internationales et de publications dans des revues internationales à comité de lecture.

Le travail coopératif et les modèles informatiques prédictifs développés par les partenaires d'Incems ont permis d'atteindre le but final: la modélisation prédictive à plusieurs échelles de matériaux céramiques fonctionnels contrôlés par interface. L'étude effectuée constitue une base pour des travaux futurs cherchant à optimiser les dispositifs et applications à base de céramiques existants et à en développer de nouveaux.

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