PZT

Les PZT, ou titano-zirconates de plomb, sont des composés chimiques de formule PbZr_xTi_1−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.

Titano-zirconate de plomb
Structure cristalline d'un PZT au-dessus et en dessous de sa température de Curie TC (ici de 230 à 500 °C selon la valeur de x).
Identification
No CAS	12626-81-2
No ECHA	100.032.467
No CE	235-727-4
PubChem	159452
SMILES	[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/5O.Pb.Ti.Zr/q5*-2;+2;2*+4 Std. InChIKey : HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N
Propriétés chimiques
Formule	PbZrxTi1−xO3 (0 ≤ x ≤ 1)
Masse molaire	303,1 à 346,4 ± 0,1 g/mol
Propriétés physiques
T° fusion	> 1 350 °C[1] stable jusqu'à 800 °C
Masse volumique	7,6–8,1 g/cm3 pour les formulations considérées[1]
Précautions
SGH[2]
Danger H302, H332, H360Df, H373, H410, P264, P280, P312, P301+P330+P331 et P304+P340 H302 : Nocif en cas d'ingestion H332 : Nocif par inhalation H360Df : Peut nuire au fœtus. Susceptible de nuire à la fertilité. H373 : Risque présumé d'effets graves pour les organes (indiquer tous les organes affectés, s'ils sont connus) à la suite d'expositions répétées ou d'une exposition prolongée (indiquer la voie d'exposition s'il est formellement prouvé qu'aucune autre voie d'exposition ne conduit au même danger) H410 : Très toxique pour les organismes aquatiques, entraîne des effets à long terme P264 : Se laver … soigneusement après manipulation. P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P312 : Appeler un CENTRE ANTIPOISON ou un médecin en cas de malaise. P301+P330+P331 : En cas d'ingestion : rincer la bouche. NE PAS faire vomir. P304+P340 : En cas d'inhalation : transporter la victime à l’extérieur et la maintenir au repos dans une position où elle peut confortablement respirer.
NFPA 704[2]
0 2 0
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Ces matériaux ont été développés vers 1952 à l'université de technologie de Tokyo[3]. 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 PbZr_0,52Ti_0,48O₃ à proximité de la limite de phase morphotrope[4] (MPB) à 456,85 °C (température de Curie) et 100 kHz[5], 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[6].

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.