FERRO-ÉLECTRICITÉ

Propriétés thermiques, mécaniques et propriétés couplées

La détermination de la chaleur spécifique à pression constante C_p montre une anomalie au passage par le point de transition. La courbe représentative des variations de C_p avec T est une courbe dite en λ ; l'aire comprise entre la courbe de variation continue de C_p et la courbe de variation en λ permet de calculer la variation d'entropie ΔS accompagnant la transition ferro-électrique ; on vérifie la relation :

où C est la constante de Curie définie précédemment, ΔP la discontinuité de polarisation à la transition. ΔS est nul pour les transformations du deuxième ordre mais différent de zéro pour les transformations du premier ordre : par exemple ΔS = 0,5 joule par mole et par ⁰C pour la transition quadratique-cubique de BaTiO₃ à 120 ⁰C.

Les compliances élastiques, qui mesurent les relations entre tenseurs de deuxième ordre des déplacements ou déformations des cristaux et forces ou contraintes auxquelles sont soumis ces cristaux, forment un tenseur d'ordre quatre, symétrique. Les vingt et une composantes indépendantes de ce tenseur se réduisent souvent à un nombre plus faible selon la symétrie cristalline du matériau. On constate que certaines de ces composantes subissent une anomalie au passage par le point de transition et suivent, à plus haute température, une loi de Curie-Weiss. On peut calculer les composantes anormales et les composantes normales de ce tenseur.

Les propriétés principales étant les propriétés électriques, thermiques et mécaniques, on appelle propriétés couplées les relations entre propriétés de nature différente ; elles sont caractérisées par des coefficients :

– coefficients piézo-électriques liant grandeurs électriques et mécaniques ;

– coefficients pyro-électriques associant grandeurs électriques et thermiques ;

– coefficients de dilatation thermiques liant grandeurs mécaniques et thermiques.

Ces coefficients, dont le nombre dépend de la symétrie du cristal, subissent parfois une anomalie au passage par le point de transition, ils suivent alors une loi de Curie-Weiss à plus haute température.