Céramiques Ca3Co4O9 texturées pour la conversion d’énergie

L’oxyde thermoélectrique (TE) Ca3Co4O9 est destiné aux applications de conversion d’énergie en raison de ses bonnes propriétés TE, ses stabilités chimique et thermique à l’air à haute température et la non-toxicité de ses éléments. Trois procédés de consolidation (frittage conventionnel-CS, pressage à chaud-HP et frittage flash-SPS) ont été utilisés pour élaborer des céramiques aux caractéristiques TE et fiabilité optimisées pour intégrer des dispositifs. Les conditions optimales du HP ont permis d’élaborer des matériaux denses (96%) et fortement texturés, avec une croissance notable des grains dans les plans (a,b). Leur résistivité rab est faible et donc le facteur de puissance PFab remarquable (595 µWm-1K- 2 à 900 K). Les caractéristiques mécaniques sont bien meilleures comparées au CS. Des céramiques plus denses (99.6 %) élaborées dans des temps très courts par SPS ont une faible texture. PFab est plus faible comparé au HP, mais les propriétés mécaniques sont plus élevées. Les matériaux multicouches élaborés sont anisotropes ainsi que leurs propriétés TE. L’anisotropie de la résistivité rc/rab avoisine 9 à 900 K. Le facteur de mérite ZTab est de 0.16 à 900 K avec ZTab/ZTc = 4.6.