FR2583579A1 - Procede d'obtention d'un materiau piezoelectrique et dispositif de mise en oeuvre - Google Patents
Procede d'obtention d'un materiau piezoelectrique et dispositif de mise en oeuvre Download PDFInfo
- Publication number
- FR2583579A1 FR2583579A1 FR8509072A FR8509072A FR2583579A1 FR 2583579 A1 FR2583579 A1 FR 2583579A1 FR 8509072 A FR8509072 A FR 8509072A FR 8509072 A FR8509072 A FR 8509072A FR 2583579 A1 FR2583579 A1 FR 2583579A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- film
- charged
- potential
- microparticles
- determined
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/04—Treatments to modify a piezoelectric or electrostrictive property, e.g. polarisation characteristics, vibration characteristics or mode tuning
- H10N30/045—Treatments to modify a piezoelectric or electrostrictive property, e.g. polarisation characteristics, vibration characteristics or mode tuning by polarising
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/09—Forming piezoelectric or electrostrictive materials
- H10N30/098—Forming organic materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/42—Piezoelectric device making
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
Abstract
SELON L'INVENTION, L'ORIENTATION DIPOLAIRE D'UN OBJET 1 EN MATERIAU SUSCEPTIBLE DE PRESENTER DES PROPRIETES PIEZOELECTRIQUES EST OBTENUE EN EXPOSANT AU MOINS L'UNE 10 DES FACES DE L'OBJET 1 A UN JET DE MICROPARTICULES CHARGEES 8 DE MANIERE A CREER EN SON SEIN UN CHAMP ELECTRIQUE SUFFISANT POUR OBTENIR LADITE ORIENTATION. DANS UNE VARIANTE, IL EST PROCEDE A UNE POLARISATION CONTINUE EN FAISANT DEFILER UN FILM DEVANT AU MOINS UN GENERATEUR DE MICROPARTICULES CHARGEES. APPLICATION NOTAMMENT A LA REPRODUCTION DE FILM EN POLYMERE OU COPOLYMERE PIEZOELECTRIQUE.
Description
83579
A
PROCEDE D'OBTENTION D'UN MATERIAU PIEZOELECTRIQUE
ET DISPOSITIF DE MISE EN OEUVRE
La présente invention se rapporte à l'obtention d'un matériau à
propriétés piézoélectriques par orientation dipolaire d'un diélec-
trique polaire, en particulier à l'obtention d'un polymère piézo-
électrique, ainsi qu'au dispositif de mise en oeuvre d'un tel procédé.
De nombreux matériaux présentent des propriétés piézo- électriques ou sont susceptibles de présenter de tels effets après un traitement approprié. On peut citer par exemple des céramiques ferroélectriques polarisées ou le quartz monocristallin. Plus récemment, sont apparus les polymères piézoélectriques. Ces derniers sont généralement utilisés sous forme de films plans métallisés sur deux faces, qui ont été orientés mécaniquement ou non, et dans tous les cas polarisés par application d'un champ électrique intense (de l'ordre de I MV/cm), à température supérieure ou égale à la température ambiante. Grâce à ce traitement, les
films en matériau polymère acquièrent des propriétés pyroélec-
triques et piézoélectriques permettant de les utiliser comme trans-
ducteurs. Comme application de ces films plans, on peut citer des
capteurs de pression, de déplacement (microphone, jauge de con-
trainte, etc...) et de température (capteur pyroélectrique pour la détection d'intrus, pour l'imagerie infra-rouge). Il a été proposé d'utiliser ces matériaux, après thermoformage ou moulage selon des formes appropriées, pour la réalisation de membranes d'écouteur, de haut-parleur ou de microphone. De tels dispositifs transducteurs sont décrits, par exemple, dans.la demande de brevet français N 77
34 589, déposée le 17 novembre 1977 au nom de la Demanderesse.
Parmi les polymères utilisables à de telles fins, on peut citer à titre indicatif le polyfluorure de vinylidène (PVF2), le polychlorure de vinyle (PVC), le polyfluorure de vinyle (PVF), ainsi que des copolymères par exemple de poly (tétrafluorure/éthylène-fluorure de vinylidène): P (TFEVF2) et le poly (trifluoroéthylène-fluorure de
83579
vinylidène) P: (TrFE-VF2).
L'orientation dipolaire dans des matériaux à l'aide d'un géné-
rateur de tension électrique induit des propriétés piézoélectriques et pyroélectriques stables au moins dans la gamme de température inférieure à leurs températures de Curie. Cette orientation néces- site l'emploi de champs électriques intenses comme il vient d'être indiqué, champs électriques qui sont du même ordre de grandeur que le champ de claquage. Il s'ensuit une probabilité importante de claquage lors de la polarisation, qui conduit au court-circuit du
générateur de tension, lorsque celle-ci est appliquée entre élec-
trodes déposées sur le diélectrique. Pour pallier cet inconvénient, il a été proposé dans l'Art Connu, de faire usage d'électrodes gazeuses,
tel que l'air ionisé par une pointe.
Si le diélectrique claque localement, ce qui se traduit par
l'apparition d'un chemin conducteur entre ses deux faces, le géné-
rateur n'est pas mis en court-circuit du fait de la haute impédance du plasma, et donc, les régions en dehors de la zone en court circuit
continuent à être soumises au champ électrique.
Cette méthode présente néanmoins plusieurs inconvénients.
Le potentiel de surface ne peut évidemment excéder le potentiel de la pointe, ce qui limite les épaisseurs de diélectrique à
polariser. Il est en effet difficile, du fait d'instabilités hydro-
dynamiques qui se manifestent dans le plasma, de dépasser des potentiels de pointe d'une vingtaine de kilovolts. Si le champ de polarisation nécessaire pour un diélectrique donné est par exemple
I MV/cm, l'épaisseur maximum polarisable est 200 micromètres.
Le plasma créé par une pointe contient un spectre très large d'espèces chargées: électrons, ions, complexes; et neutres: ozone, en général très réactives. La première conséquence est que le champ dans le plasma peut conférer à certaines de ces espèces chargées une énergie suffisante pour qu'elles s'implantent dans le diélectrique. Celui-ci acquiert alors un excès de charge: état
d'électret; excès de charge qui est nuisible pour l'orientation dipo-
laire, puisque le champ de charge d'espace associé tend à rompre
83579
l'uniformité du champ de polarisation, et engendre donc une pola-
risation rémanente non uniforme dans l'épaisseur du diélectrique. En second lieu, la réactivité du plasma cause une attaque chimique de
la surface du diélectrique: oxydation, ruptures de chaînes macro-
moléculaires avec ou sans réticulation; attaque chimique qui peut
être préjudiciable à sa stabilité, surtout s'il est de faible épaisseur.
L'invention se fixe pour but de pallier les inconvénients des
procédés de l'Art Connu qui viennent d'être rappelés.
Le procédé selon l'invention met en oeuvre une polarisation dipolaire par jet de microparticules chargées. Ce procédé, tout en éliminant les inconvénients qui viennent d'être rappelés, présente l'avantage supplémentaire de pouvoir réaliser simultanément un
dép8t d'électrode sur le matériau.
Dans une variante supplémentaire, le procédé permet la pola-
risation en continu de matériau se présentant sous la forme de bande
ou film.
L'invention a donc pour objet un procédé d'obtention d'un matériau à propriétés piézoélectriques comprenant une étape d'orientation dipolaire d'un objet en matériau diélectrique polaire susceptible d'acquérir lesdites propriétés piézoélectriques lorsqu'il est soumis à un champ électrique d'amplitude déterminée pour obtenir ladite orientation dipolaire, le champ électrique étant créé entre deux zones superficielles de cet objet portées à des potentiels électriques différents, caractérisé en ce qu'il consiste à exposer, pendant l'étape d'orientation dipolaire, au moins l'une desdites zones superficielles à un jet de microparticules chargées électriquement selon une première polarité, le temps d'exposition étant sélectionné pour que les microparticules chargées s'accumulent sur chaque zone superficielle exposée et augmente la différence de potentiel entre les zones superficielles jusqu'à ladite amplitude de champ électrique déterminée. L'invention a encore pour objet un dispositif pour la mise en
oeuvre d'un tel procédé.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages appa-
83579
raîtront à la lecture de la description ci-après en relation avec les
figures annexées et parmi lesquelles: - la figure 1 illustre un procédé selon l'Art Connu; - la figure 2 illustre le procédé selon l'invention; les figures 3 à 6 illustrent des variantes supplémentaires du
procédé selon l'invention permettant la polarisation en continu.
La figure 1 illustre schématiquement un dispositif d'orien-
tation dipolaire d'un matériau polymère selon une des méthodes utilisées dans l'Art Connu. Un film I de ce matériau est disposé sur un support plan 2 en matériau conducteur de l'électricité. Celui-ci est relié électriquement à la borne négative d'un générateur 3 de haute-tension continue. L'ensemble est au potentiel de la terre. La borne positive du générateur 3 est connectée à une pointe 4. Du fait du champ électrique intense créé entre le plateau 2 au potentiel de la terre et la pointe 4, l'air 5 compris entre ces deux éléments s'ionise. Il y a donc formation d'une électrode gazeuse en contact avec la facç principale supérieure 10 du film 1. Celui-ci est donc disposé en sandwich entre deux électrodes: une électrode gazeuse en contact avec la face principale supérieure 10 et une électrode
métallique plane en contact avec la face principale inférieure 11.
Le générateur 3 doit délivrer une tension qui ne peut en général dépasser la vingtaine de kilovolts. Pour un film I d'épaisseur typique égale à 200 micromètres, le champ électrique atteint alors une amplitude de l'ordre de I MV/cm. Cette valeur est suffisante pour obtenir une polarisation du matériau et induire des propriétés piézoélectriques. Bien que le recours à une électrode gazeuse présente des avantages par rapport à la technique plus classique consistant à disposer le matériau à polariser entre deux électrodes solides, ce
procédé n'est cependant pas entièrement exempt d'inconvénients.
Ces inconvénients, comme il a été rappelé, sont princi-
palement de deux ordres: - limitation de l'épaisseur des films car le potentiel de pointe est limité à une valeur typique de 20 KV;
83579
- et implantation d'espèces chargées dans le matériau qui
engendre une polarisation remanente.
L'invention se fixe pour but un procédé permettant de pallier ces inconvénients. Selon l'invention la polarisation dipolaire du matériau est obtenu en faisant appel à une technique de jet de
microparticules chargées.
On va tout d'abord expliciter les principaux phénomènes
physiques mis en jeu.
Soit un jet de microparticules chargées, considérées en pre-
mière approximation comme sphériques, de rayon R et portées au
potentiel V égal à celui d'une buse qui les projette. Ces micropar-
ticules chargées étant considérées comme isolées dans l'espace, chacune porte une charge obéissant à la relation: Q = 4 co RV (1)
0o étant la permitivité.
Si un nombre N de microparticules est éjecté dans un inter-
valle de temps t, le courant engendré par le jet obéit à la relation: i = (N/t) Q (2) Pour fixer les idées, avec les valeurs suivantes: R = I micromètre, V = lkV et N/t = 108/seconde le courant électrique est environ 10 microampères, le volume correspondant à 108 microparticules chargées est égal à 0,1 mm3 et la surface couverte pour une épaisseur de I micromètre est égale à
1 cm2.
Le jet de microparticules chargées se comporte donc comme une source à courant constant, capable d'élever le potentiel de surface d'un diélectrique, et donc d'y induire à coeur l'orientation dipolaire. En effet, la surface du diélectrique peut atteindre un potentiel très supérieur au potentiel de la buse émettrice de
microparticules. Ce potentiel atteint une valeur maximale de satu-
ration lorsque la répulsion électrostatique exercée par le diélec-
trique sur les microparticules chargées devient égale à l'énergie cinétique de ces microparticules chargées. Or l'énergie cinétique des microparticules chargées étant proportionnelle au carré de leur
83579
vitesse et l'énergie électrostatique du système "diélectrique-
microparticules chargées" étant proportionnelle au carré du poten-
tiel, celui-ci est en première approximation fonction linéaire de la
vitesse des microparticules chargées.
La figure 2 représente schématiquement un dispositif permet-
tant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention.
Le dispositif comprend un support plan 2 conducteur de l'électricité contre lequel est disposé un film de matériau I à polariser. Le matériau 1 est donc en contact par une de ces faces principales, la face arrière 11 sur la figure 2, avec le support 2 qui joue le rôle d'une contreélectrode. Egalement, comme dans le cas des dispositifs de l'Art Connu, le support 2 est relié à l'une des
bornes, la borne négative sur la figure 2, d'un générateur 3 de haute-
tension continue.
L'autre borne de ce générateur est reliée à une buse 6. Cette buse est alimentée par un fluide 7 susceptible de produire des
microparticules chargées 8 éjectées par la buse 6. Ces micropar-
ticules chargées sont attirées par le plan conducteur 1 et se
déposent progressivement sur la face 10, en regard de la buse.
Le procédé de l'invention a été expérimenté dans les condi-
tions suivantes: La buse 6 a été alimentée par un jet d'air humide auquel on a fait subir une détente. La tension élevée à laquelle est portée la buse 6 a provoqué l'électrocristallisation des microparticules d'eau, et a donné naissance à un jet de microparticules chargées. Une plaque de copolymère, polyfluorure de vinylidène trifluoro éthylène P(VF2/TrFE), à 70% de PVF2 et 30% de TrFE, d'épaisseur 300 micromètres, métallisée sur une face en contact avec un plan conducteur au potentiel zéro était placée à 50 cm de l'orifice de la buse 6. La buse était portée à un potentiel de 3 KV par rapport au
potentiel de la terre (potentiel du support 2). Le jet de micro-
particules chargées a été obtenu à partir d'air comprimé sous une
pression de 5.105 Pa, avec une humidité relative de 15 %.
En trente secondes, l'orientation dipolaire dans le copolymère
83579
P(VF2/TrFE) a été obtenue à saturation, ce qui se traduit par un
coefficient piezoélectrique longitudinal d33 = 28 pCN-1.
A titre de comparaison, le même coefficient piezoélectrique à saturation a pu être obtenu par polarisation entre électrodes, dans un bain d'huile à température ambiante selon une des méthodes de l'Art Connu. La tension nécessaire a été de 30 KV, ce qui prouve que
le potentiel de surface du diélectrique chargé par les micro-
particules a effectivement atteint cette valeur, soit dix fois le potentiel de la buse 6. De même, la valeur de polarisation à saturation dans le copolymère P(VF2/TrFE) étant environ 8 106C/cm2, la surface polarisée environ 25 cm2, le courant de charge moyen était donc de l'ordre de 7 microampère, c'est-à-dire
cohérent avec la valeur estimée précédemment.
Des dispositifs de génération de microparticules chargées sont disponibles dans le commerce. A titre d'exemple, l'expérimentation qui vient d'être décrite a été réalisée en mettant en oeuvre un système de marque "IN3ECO" produit par la Société "ECOPOL". Ce
système est habituellement utilisé pour charger des objets élec-
triquement isolés: générateurs THT du type Van de Graf, simulation
de charge accumulée par des avions en vol, etc...
Selon une seconde variante de réalisation, le procédé de l'invention est particulièrement bien adapté à la polarisation en continu de polymères piézoélectriques, tels que les copolymères de
polyfluorure de vinylidène (PVF2) avec par exemple le trifluoro-
éthylène (TrFE) ou le polytetrafluorure éthylène (PTFE) qui sont en
phase polaire.
La figure 3 illustre schématiquement un dispositif de polari-
sation en continu d'un film de matériau polymère pour la mise en
oeuvre de cette variante d'exécution.
Le dispositif comprend comme précédemment un généra-
teur 60 de microparticules chargées éjectées par une buse 6 portée à
un potentiel élevé grâce au générateur 3 de haute-tension continue.
De façon plus spécifique, le dispositif illustré par la figure 3 comprend également un organe 9 d'enroulement-déroulement du film
ou de la bande de matériau polymère 1' à polariser.
La bande de film polymère 1' défile entre un tambour débiteur et un tambour enrouleur 92 en prenant appui sur son trajet par sa
face 11 sur un patin fixe ou un rouleau libre au potentiel zéro, c'est-
à-dire du potentiel de la terre, élément portant la référence 93. La buse 6 est placée au niveau de cet élément 93 formant électrode et polarise la zone en contact avec l'électrode au potentiel zéro. Si la surface du jet de microparticules chargées 8 au niveau du film, sur la face 10, est typiquement de 30 cm de large (largeur du film 1') sur I cm parallèlement à la direction d'avance du film, et si l'on tient compte de ce que la saturation de polarisation est atteinte en quelques dizaines de secondes, la vitesse d'avance du film doit donc être fixée à quelques centimètres par minute. Il est nécessaire de prévoir une tension du film, c'est-àdire que la bobine débitrice doit être freinée. En effet, par électrostriction due à la polarisation, le film voit la surface augmenter d'environ 1% et la tension mécanique assure donc sa planéité. En pratique, une tension de 106 à 107 N/m2 est suffisante. On a représenté schématiquement sous la référence
91 un frein agissant sur la bobine débitrice 90.
L'orientation dipolaire étant effectuée, il peut s'avérer néces-
saire de décharger la surface du diélectrique avant enroulement.
Selon une première variante, on peut chauffer à l'aide d'un tunnel le film 1', et compter sur l'accroissement de conductivité ainsi provoquée pour obtenir une décharge naturelle. Sur la figure 3, cet élément de chauffage a été représenté schématiquement par une résistance 94. Des températures usuelles comprises entre 70 et
C provoquent la décharge en quelques secondes. Cette opéra-
tion présente en outre l'avantage d'effectuer un recuit, c'est-à-dire
accroît la stabilité d'orientation.
La décharge de la surface peut également être effectuée à l'aide d'un second injecteur de charges de signe opposé, et à faible courant; ce courant peut d'ailleurs être asservi pour que le potentiel de surface soit nul, cette mesure de potentiel de surface étant
effectuée à l'aide d'un voltmètre électrostatique.
83579
La figure 4 représente schématiquement un tel dispositif.
Les éléments identiques à ceux représentés sur la figure 3
portent les mêmes références et ne seront pas redécrits.
Le dispositif comporte donc, en lieu et place de tunnel chauffant (figure 3: 94), un deuxième injecteur 60' de micropar- ticules chargées 8' comportant une buse 6' portée à un potentiel opposé à celui de la buse 6. Dans l'exemple illustré, une source 3' de haute-tension continue est utilisée à cet effet. Optionnellement, un voltmètre électrostatique 95 mesure la charge résiduelle du film 1' et est utilisée pour asservir la quantité de microparticules chargées
8' générées ou le potentiel de la buse 6' à une valeur de consigne.
Dans ce dernier cas, contrairement à ce qui est illustré sur la figure 4, on agit sur la source 3', qui est alors d'une source ajustable en tension. Naturellement, ces derniers éléments doivent être disposés en aval du générateur 60 de microparticules chargées 8 utilisé pour la
polarisation de film 1'.
Enfin on peut envisager de supprimer la surface de contact au potentiel zéro, élément 93, et la remplacer par un deuxième injecteur, dont les charges ont un signe opposé à celles créés par le premier injecteur 60: le film 1' est alors polarisé symétriquement
par deux jets de microparticules chargées.
La figure 5 illustre un dispositif pour la mise en oeuvre de
cette variante de réalisation. Les éléments communs à ceux repré-
sentés sur les figures 3 et 4 portent les mêmes références et ne
seront pas redécrits.
Selon cette variante, on utilise un deuxième générateur 60" de
microparticules 8" portant des charges opposées aux micropar-
ticules 8. Pour ce faire, la buse 6" du deuxième générateur est reliée à la borne négative d'une source 3" de haute-tension continue dont la borne positive est reliée à la terre; la buse 6 étant, dans Pexemple illustré par la figure 5, portée à un potentiel positif par rapport à la terre. Les deux générateurs de microparticules sont disposés en vis-à-vis, en regard des faces respectives 10 et 11 du
83579
film 1'.
De façon avantageuse, quelle que soit la variante du procédé selon l'invention mise en oeuvre, on peut opérer un dépôt métallique ou de matériau conducteur sur au moins l'une des faces du film à polariser. Pour ce faire on utilise comme microparticules chargées des
microgouttes d'encre conductrice qui, en couvrant la surface, revê-
tent celle-ci d'une électrode. Cette encre comporte un liquide de
suspension ou un solvant volatil qui s'évapore une fois les micro-
gouttes déposées à la surface. De même, la couche conductrice doit adhérer à la surface du polymère. Une solution possible consiste en une suspension de particules conductrices telle que du carbone dans
une solution du polymère à revêtir. Le solvant évaporé, la concen-
tration en particules conductrices doit atteindre au moins 15% du volume déposé restant, afin de passer le seuil de percolation de la
conductivité dans l'électrode.
Cette disposition est particulièrement intéressante lorsqu'on met en oeuvre la variante du procédé selon l'invention discutée en relation avec la figure 5. En effet, dans ce cas, on peut déposer, au choix, une électrode sur l'une ou l'autre des faces 10 ou 11 du film 1'
ou encore sur les deux faces.
En outre, si l'on change la nature des microparticules char-
gées, on peut effectuer un dépôt sélectif de matériau conducteur sur des zones déterminées du film, sur l'une ou l'autre face ou les deux, tout en opérant une polarisation continue du film sur toute sa
longueur. On peut naturellement également ne polariser que certai-
nes parties du film.
Dans ce qui précède, le jet de microparticules chargées se
présente sous la forme d'un aérosol. Selon une variante supplé-
mentaire, on peut remplacer cet aérosol par un jet de gouttelettes.
Suivant une technique connue pour les imprimantes à jet d'encre, le liquide est mis en vibration à une fréquence déterminée,
soit par l'intermédiaire de la buse, soit directement par un trans-
ducteur.
83579
Il Pour une fréquence d'éjection de 200 KHz, à la vitesse de m/s, le diamètre moyen des gouttes obtenu est d'environ 100 micromètres. Ce jet de gouttes est chargé par influence au passage entre des électrodes à un potentiel approprié: il faut environ une tension de 500 V pour obtenir un courant de 10 microampères. L'avantage du jet de gouttes par rapport à l'aérosol est que ce jet
peut être très précisément contrôlé en débit et en direction.
Il devient alors possible de peindre des électrodes localisées
non seulement suivant la direction du défilement, mais aussi ortho-
gonalement à cette direction. Ceci est avantageux, par exemple, dans les dispositifs utilisant des électrodes non continues, ou pour laisser des marges non polarisées et non conductrices, contourner un
défaut etc...
La figure 6 illustre un dispositif de ce type.
Les organes de génération de gouttelettes d'encre conductrice chargées 8 comprennent une buse 600 alimentée par de l'encre conductrice. Pour ce faire, une pompe 601 est utilisée. L'encre provient d'un réservoir 602. Le fond de la buse 600 est constitué par
une plaquette de cristal piézoélectrique 603 excitée par un oscilla-
teur 604, générateur d'un signal de commande Vc à ladite fréquence d'éjection, par exemple 200 KHz. En sortie de la buse 600, le jet d'encre 80 qui n'est pas encore scindé en gouttelettes traverse une électrode creuse 605 portée sélectivement à une moyenne-tension (50 à 200 V)sous la commande d'un générateur 606 d'impulsions moyenne-tension. Celui-ci génère ces impulsions en fonction de signaux INFO déterminant les emplacements de la bande 1' de
matériau à polariser.
La fréquence d'excitation de la plaquette piézoélectrique 604 détermine la grosseur des gouttelettes désirée, en fonction d'un certain nombre de paramètres physiques tels que la distance entre la buse 600 et l'électrode 605, les caractéristiques géométriques de celles-ci, etc... C'est cette excitation qui permet de scinder le jet
en gouttelettes de diamètre uniforme, à fréquence d'éjection cons-
tante.
83579
A la sortie de l'électrode 605, les gouttelettes sont chargées électriquement. Une sonde 607 détecte l'éjection des gouttelettes
chargées 8 et transmet au générateur 606 d'impulsions moyenne-
tension des signaux de synchronisation, ce qui permet de synchro-
niser la génération de ces impulsions avec le passage des goutte-
lettes au travers de l'électrode creuse 605.
Les gouttelettes chargées traversent ensuite un organe de déflexion comprenant un jeu d'électrodes 608 commandées, de façon classique, par un générateur 609 de haute-tension fixe. La déflexion
est obtenue par un niveau de charge électrique variable des gouttes.
En sortie de l'organe de déflexion, le jet de gouttelettes chargées est dirigé vers une zone déterminée de la face 10 de la
bande 1' de matériau à polariser.
Le générateur 606 peut engendrer, par exemple, un balayage dans une direction, de type télévision. Dans ce cas, selon la distribution temporelle des signaux INFO, de préférence de type binaire, une zone correspondant à une contre-électrode 93, au potentiel de la terre, sera chargée sélectivement. On peut donc y inscrire à volonté tous motifs appropriés y compris des caractères alphanumériques ou plus généralement des éléments de codage divers. Les signaux INFO peuvent être fournis par un calculateur à programmes enregistrés ou tout autre type de circuits de commande
automatique ou manuel.
La vitesse de balayage est natuellement déterminée en fonc-
tion de la charge à atteindre pour induire un champ électrique
suffisant entre les deux faces 10 et 11 du film 1'.
Un élément supplémentaire 610 intercepte et évacue les
gouttelettes d'encre non utilisées, vers le réservoir 602.
Naturellement, ces dispositions sont compatibles avec toutes les variantes de réalisation précédemment décrites, notamment avec la variante décrite en relation avec la figure 1. Le film 1' est
alors remplacé par une feuille ou carte unique 1.
L'invention n'est pas limitée à la polarisation de film en
83579
matériau polymère, bien que l'obtention de tels matériaux constitue une application préférée du procédé selon l'invention, mais comme il a été indiqué, le procédé s'applique à de nombreux matériaux susceptibles d'acquérir des propriétés piézoélectriques lorsqu'ils sont soumis à un champ électrique intense. La forme prise par ces
matériaux peut être quelconque, mais dans la pratique, les maté-
riaux à polariser se présentent le plus souvent sous la forme de
lames à faces parallèles: feuille, film ou ruban.
83579 -
14-
Claims (18)
1. Procédé d'obtention d'un matériau à propriétés piézo-
électriques comprenant une étape d'orientation dipolaire d'un objet en matériau diélectrique polaire susceptible d'acquérir lesdites
propriétés piézoélectriques lorsqu'il est soumis à un champ élec-
trique d'amplitude déterminée pour obtenir ladite orientation dipo- laire, le champ électrique étant créé entre deux zones superficielles (14, 11) de cet objet (1) portées à des potentiels électriques différents, caractérisé en ce qu'il consiste à exposer, pendant l'étape
d'orientation dipolaire, au moins l'une (10) desdites zones superfi-
cielles à un jet de microparticules (8) chargées électriquement selon une première polarité, le temps d'exposition étant sélectionné pour que les microparticules chargées (8) s'accumulent sur chaque zone superficielle exposée et augmente la différence de potentiel entre les zones superficielles (10, 11) jusqu'à ladite amplitude de champ
électrique déterminée.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit objet (1) à la forme d'un film et en ce que l'une (10) des faces principales est exposée au jet (8) de microparticules chargées et l'autre face mise en contact avec un support (2) en matériau conducteur de l'électricité formant électrode, cette électrode étant portée à un potentiel fixe déterminé de manière à créer ledit champ
électrique entre les deux faces principales (10, 11).
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit objet (1) a la forme d'un film et en ce que chacune de ces faces (10, 11) est exposée à un jet de microparticules chargées (8, t"), les polarités des charges véhiculées par ces microparticules chargées (8, 8") étant de sens opposés de manière à créer ledit champ électrique
entre les deux faces principales (10, 11) exposées.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3,
caractérisé en ce que chaque jet de microparticules chargées (g) n'expose qu'une partie de la surface totale dudit film et en ce que le film (1') est entraîné suivant une direction déterminée de manière à
83579
ce que chaque jet de microparticules chargées (8) balaye toute la
surface du film (1').
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 4,
caractérisé en ce que les microparticules chargées sont des micro-
gouttes d'encre conductrices de manière à effectuer un dép8t,
simultanément à ladite orientation dipolaire, d'une couche de maté-
riau conducteur de l'électricité formant électrode sur tout ou partie
de la surface dudit film (1, 1').
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 5,
caractérisé en ce que le matériau à propriétés piézoélectriques est à
base de polymères puis de copolymères ou d'un alliage de polymères.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les matériaux polymères sont choisis parmi les suivants: polyfluorure
de vinylidène, ses copolymères et les copolymères avec le trifluo-
roéthylène ou le tetrafluorure éthylène.
8. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon les reven-
dications I ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur de microparticules chargées (8) comportant des moyens d'éjection (6) de ces microparticules chargées (8) en regard d'une (10) desdites zones superficielles de l'objet (1) en matériau diélectrique, un support conducteur (2) porté à un premier potentiel déterminé destiné à être mis en contact avec l'une (11) desdites zones superficielles de l'objet (1) en matériau diélectrique, et une source (3) de haute-tension continue portant les moyens d'éjection (6) de
microparticules chargées (8) à un second potentiel déterminé.
9. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'une quel-
conque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend au
moins un premier générateur (60) de microparticules chargées (8)
comportant des moyens d'éjection (6) de ces microparticules char-
gées (8) en regard d'une (10) des faces principales dudit film (1'), des moyens (90, 91) de stockage et dévidage du film (1'), des moyens (92) d'entraînement de ce film (1') suivant une direction déterminée, des moyens (93 ou 60") pour porter l'autre face principale (11) du film (1') à un premier potentiel déterminé et une source de haute-tension
83579
continue (3) portant lesdits moyens d'éjection (6) de microparticules
chargées (8) à un second potentiel déterminé.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le premier potentiel déterminé est le potentiel de la terre et en ce que les moyens pour porter ladite autre face principale (11) du film (1') à un premier potentiel déterminé comprennent un organe (93)
conducteur de l'électricité en contact avec cette face.
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que
ledit organe conducteur (93) de l'électricité est un rouleau.
12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que
ledit organe conducteur de l'électricité (93) est un patin presseur.
13. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens pour porter ladite autre face principale (11) du film (1') à un second potentiel déterminé comprennent un second générateur (60") de microparticules chargées (8") comportant des second moyens d'éjection (6") de ces microparticules chargées (8") et une source (3") de haute-tension continue portant ces seconds moyens
d'éjection (6") de microparticules chargées (8") audit second poten-
tiel déterminé, ce potentiel étant de polarité opposée audit premier
potentiel déterminé.
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 13,
caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (94 ou 60') de décharge électrique, la face principale (10) du film (1') en regard avec ledit premier générateur (60) de microparticules chargées (8), ces moyens étant disposés en aval du premier générateur (60) de microparticules chargées (8) suivant ladite direction déterminée d'entraTnement du film.
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de décharge électrique comprennent un tunnel (94) de
chauffage du film (1').
16. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de décharge électrique comprennent un générateur supplémentaire (60') de microparticules chargées (8') comportant des moyens d'éjection (6') de ces microparticules chargées (8') et une
83579
source (3') de haute-tension continue portant ces moyens d'éjection (6') de microparticules chargées (8') à un potentiel de polarité opposé
audit second potentiel déterminé.
17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de mesure (95) de la charge rési- duelle dudit film (1') en aval des moyens de décharge électrique (60')
et d'asservissement de ladite décharge à une valeur de consigne.
18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 17,
caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (608, 609) de déflexion programmée du jet de microparticules chargées (8) dirigeant lesdites microparticules chargées (8) suivant des directions déterminées de manière à effectuer une orientation dipolaire sélective de zones de
la surface dudit film (1').
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8509072A FR2583579B1 (fr) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | Procede d'obtention d'un materiau piezoelectrique et dispositif de mise en oeuvre |
| GB8614070A GB2176650B (en) | 1985-06-14 | 1986-06-10 | Process and device for preparing piezoelectric material |
| US06/873,892 US4734228A (en) | 1985-06-14 | 1986-06-13 | Process and device for preparing a piezoelectric material |
| JP61138021A JPS61290783A (ja) | 1985-06-14 | 1986-06-13 | 圧電材料の調製方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8509072A FR2583579B1 (fr) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | Procede d'obtention d'un materiau piezoelectrique et dispositif de mise en oeuvre |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2583579A1 true FR2583579A1 (fr) | 1986-12-19 |
| FR2583579B1 FR2583579B1 (fr) | 1987-08-07 |
Family
ID=9320264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8509072A Expired FR2583579B1 (fr) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | Procede d'obtention d'un materiau piezoelectrique et dispositif de mise en oeuvre |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4734228A (fr) |
| JP (1) | JPS61290783A (fr) |
| FR (1) | FR2583579B1 (fr) |
| GB (1) | GB2176650B (fr) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2595145B1 (fr) * | 1986-02-28 | 1989-03-31 | Thomson Csf | Systeme de visualisation a memoire |
| JPH02197183A (ja) * | 1988-03-29 | 1990-08-03 | Pennwalt Corp | 積層圧電構造及びその形成方法 |
| US5522879A (en) * | 1991-11-12 | 1996-06-04 | Ethicon, Inc. | Piezoelectric biomedical device |
| US5311884A (en) * | 1991-11-12 | 1994-05-17 | Ethicon, Inc. | Process for making a piezoelectric biomedical device |
| FR2683918B1 (fr) * | 1991-11-19 | 1994-09-09 | Thomson Csf | Materiau constitutif d'une lunette de visee et arme utilisant cette lunette. |
| US5280406A (en) * | 1992-06-18 | 1994-01-18 | International Business Machines Corporation | Jet deposition of electrical charge on a dielectric surface |
| DE4421607A1 (de) * | 1994-06-21 | 1996-01-04 | Giesecke & Devrient Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Datenträgern |
| FR2727215B1 (fr) * | 1994-11-18 | 1996-12-20 | Thomson Csf | Dispositif de veille panoramique infrarouge statique a detecteurs matriciels multiples |
| FR2750487B1 (fr) * | 1996-06-28 | 2005-10-21 | Thomson Csf | Revetement pour la protection personnelle d'un fantassin |
| US6221438B1 (en) * | 1998-11-03 | 2001-04-24 | Sarnoff Corporation | Patterned deposition of a material |
| EP2400574A1 (fr) * | 2010-06-22 | 2011-12-28 | Universität Potsdam | Matériau de feuille en polymère avec propriétés piézoélectriques et procédé de fabrication |
| WO2012014278A1 (fr) * | 2010-07-27 | 2012-02-02 | 株式会社ユーテック | Procédé de traitement de polarisation, dispositif de polarisation sous plasma, substance piézoélectrique et son procédé de fabrication |
| US20190165251A1 (en) * | 2017-11-30 | 2019-05-30 | Jabil Inc. | Apparatus, system and method for manufacturing piezoelectronics |
| JP2020038886A (ja) * | 2018-09-03 | 2020-03-12 | 日東電工株式会社 | 透明導電性圧電フィルムの製造方法および製造装置 |
| WO2020086003A1 (fr) * | 2018-10-26 | 2020-04-30 | Agency For Science, Technology And Research | Transducteur, dispositif et procédé de contrôle de l'intégrité d'une liaison adhésive |
| GB2579672B (en) * | 2018-12-12 | 2021-01-06 | Thales Holdings Uk Plc | A piezo-resistive hydrophone |
| US20220240605A1 (en) * | 2021-01-29 | 2022-08-04 | Bioserenity | Face Mask Having a Combined Biocidal and Electrostatic Treatment |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3644605A (en) * | 1969-02-11 | 1972-02-22 | Bell Telephone Labor Inc | Method for producing permanent electret charges in dielectric materials |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3081485A (en) * | 1958-11-20 | 1963-03-19 | Steigerwald Karl Heinz | Process and apparatus for treating synthetic plastic materials |
| JPS5029863B2 (fr) * | 1972-02-16 | 1975-09-26 | ||
| US4158847A (en) * | 1975-09-09 | 1979-06-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Piezoelectric operated printer head for ink-operated mosaic printer units |
| FR2409654B1 (fr) * | 1977-11-17 | 1985-10-04 | Thomson Csf | Dispositif transducteur piezoelectrique et son procede de fabrication |
| FR2419647A1 (fr) * | 1978-03-10 | 1979-10-05 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Dispositif pour produire un jet gazeux porteur de charges electriques |
| FR2464005A1 (fr) * | 1979-08-21 | 1981-02-27 | Thomson Csf | Transducteur piezo-electrique en materiau polymere et son procede de fabrication |
| SE447797B (sv) * | 1980-05-29 | 1986-12-15 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Sett och anordning for separering av svevande partiklar fran en gas |
| FR2492212A1 (fr) * | 1980-10-14 | 1982-04-16 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Procede et dispositifs pour transferer des charges electriques de signes differents dans une zone d'espace et application aux eliminateurs d'electricite statique |
| FR2519293A1 (fr) * | 1981-12-31 | 1983-07-08 | Thomson Csf | Procede de fabrication d'un bloc en materiau macromoleculaire piezoelectrique et bloc obtenu par ledit procede |
| US4490409A (en) * | 1982-09-07 | 1984-12-25 | Energy Sciences, Inc. | Process and apparatus for decorating the surfaces of electron irradiation cured coatings on radiation-sensitive substrates |
| WO1984003193A1 (fr) * | 1983-02-04 | 1984-08-16 | Minnesota Mining & Mfg | Procede et appareil pour fabriquer un materiau filtrant a electret |
| US4517143A (en) * | 1983-10-03 | 1985-05-14 | Polaroid Corporation | Method and apparatus for uniformly charging a moving web |
| DE3406125A1 (de) * | 1984-01-31 | 1985-08-01 | Norddeutsche Seekabelwerke Ag, 2890 Nordenham | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von piezoelektrischen und/oder pyroelektrischen polyvinylidenfluorid-folien |
| US4565615A (en) * | 1984-11-01 | 1986-01-21 | Pennwalt Corporation | Glow discharge stabilization of piezoelectric polymer film |
-
1985
- 1985-06-14 FR FR8509072A patent/FR2583579B1/fr not_active Expired
-
1986
- 1986-06-10 GB GB8614070A patent/GB2176650B/en not_active Expired
- 1986-06-13 JP JP61138021A patent/JPS61290783A/ja active Pending
- 1986-06-13 US US06/873,892 patent/US4734228A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3644605A (en) * | 1969-02-11 | 1972-02-22 | Bell Telephone Labor Inc | Method for producing permanent electret charges in dielectric materials |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2176650B (en) | 1989-07-12 |
| US4734228A (en) | 1988-03-29 |
| FR2583579B1 (fr) | 1987-08-07 |
| JPS61290783A (ja) | 1986-12-20 |
| GB8614070D0 (en) | 1986-07-16 |
| GB2176650A (en) | 1986-12-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR2583579A1 (fr) | Procede d'obtention d'un materiau piezoelectrique et dispositif de mise en oeuvre | |
| FR2738984A1 (fr) | Procede et dispositif de mesure d'un flux d'ions dans un plasma | |
| FR2645349A1 (fr) | Structure piezoelectrique stratifiee et procede pour sa formation | |
| EP1771256A1 (fr) | Procede et dispositif pour le depot de couches minces par pulverisation electrohydrodynamique, notamment en post-decharge | |
| EP3146204B1 (fr) | Dispositif de formation d'un faisceau quasi-neutre de particules de charges opposees | |
| FR2519293A1 (fr) | Procede de fabrication d'un bloc en materiau macromoleculaire piezoelectrique et bloc obtenu par ledit procede | |
| US4407852A (en) | Electrets from plasma polymerized material | |
| WO2005090632A1 (fr) | Depot par pulverisation cathodique magnetron en regime impulsionnel avec preionisation | |
| EP0207513B1 (fr) | Dispositif effaceur de charges électrostatiques | |
| EP0103505A1 (fr) | Procédé de fabrication de couches minces | |
| WO2011039330A1 (fr) | Dispositif et methode pour le controle en ligne d'un faisceau energetique | |
| FR2730853A1 (fr) | Procede pour polariser une feuille de materiau ferroelectrique de grande surface | |
| US5280406A (en) | Jet deposition of electrical charge on a dielectric surface | |
| EP0773468A1 (fr) | Dispositif d'affichage bistable à base de cristaux liquides nématiques autorisant des teintes de gris | |
| Dias et al. | Effects of a corona discharge on the charge stability of Teflon FEP negative electrets | |
| FR2709576A1 (fr) | Dispositif à table à affichage intégré. | |
| FR2535114A1 (fr) | Procede pour eliminer des charges instables d'une feuille polarisee | |
| Fedosov et al. | Polarization profiles in corona poled P (VDF-TFE) copolymer studied by piezoelectrically induced pressure step method | |
| FR2561829A1 (fr) | Procede et dispositif pour charger et decharger electriquement un element | |
| EP2035597B1 (fr) | Dispositif et procede de nettoyage d'un reacteur par plasma | |
| EP1399747A1 (fr) | Procede de charge d'une structure comportant un corps isolant | |
| WO2003100932A1 (fr) | Procede et installation d'ionisation par decharge electrique a barriere dielectrique et production de substrats traites en surface | |
| Sublet | Caractérisation de décharges à barrières diélectriques atmosphériques et sub-atmosphériques et application à la déposition de couches d'oxyde de silicium | |
| Bormashenko et al. | Temporal electret behavior of polymer films exposed to cold radiofrequency plasma | |
| FR2817077A1 (fr) | Capacite variable commandable en tension par utilisation du phenomene de "blocage de coulomb" |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |