Corrélation entre microstructure et propriétés optiques de céramiques transparentes
par nanotomographie – FIB

Lucile Lallemant [1],
Thierry Douillard [2,3], Vincent Garnier [2,3], Gilbert Fantozzi [2,3], Guillaume Bonnefont [2,3]

[1] ONERA, The french aerospace lab, 92320 Châtillon
[2] Université de Lyon, CNRS
[3] Insa-Lyon, MATEIS UMR5510, 69621 Villeurbanne

  
Les céramiques transparentes sont utilisées dans l’industrie pour un large choix d’applications (éclairage, blindage, systèmes optiques, bijouterie, ...). Les matériaux actuellement utilisés (verre ou monocristaux) possèdent des niveaux élevés de transparence mais des propriétés mécaniques (dureté, résistance à l’usure) et physico-chimiques (résistance à la corrosion) plutôt faibles. L’élaboration de céramiques polycristallines transparentes constitue donc un défi technologique majeur car elles peuvent présenter de meilleures propriétés mécaniques avec un coût de production inférieur à celui des monocristaux.

L’obtention de céramiques transparentes nécessite un contrôle minutieux des microstructures. En effet, les défauts présents à l’intérieur du matériau peuvent entraîner des phénomènes de diffusion de la lumière, diminuant ainsi les propriétés optiques. Parmi les sources de diffusion, on s’intéressera particulièrement ici au cas des porosités dont l’influence est directement liée à leur nombre, leur distribution et leur taille. Ainsi, des observations par nanotomographie-FIB ont été effectuées afin d’obtenir des reconstructions 3D de la distribution de porosité au sein de matériaux transparents. Les résultats obtenus en terme de pourcentage (0.01%) et de taille de pores (~ 100 nm) présentent une bonne corrélation avec les modèles théoriques liant la transmission optique avec le taux et la taille de pores des échantillons.

Cette étude a été réalisée au sein du laboratoire MATEIS dans le cadre du projet ANR CeraTRANS. Les observations par nanotomographie – FIB ont été effectuées au sein du Centre Lyonnais de Microscopie (CLYM).