Rev. Phys. Appl. (Paris) 22, 719-727 (1987)
DOI: 10.1051/rphysap:01987002208071900

Relations conductivité/microstructure dans des céramiques composites superconducteur (NASICON)/verre isolant

Ph. Colomban

Groupe de Chimie du Solide, Laboratoire de Physique de la Matière Condensée, G.R. 38 du CNRS, Ecole Polytechnique, 91128 Palaiseau, France

Abstract
NASICON (Na3Zr2Si2PO12)/low conductor (Na2Zr4Si16P8O 61 glass) composites ceramics have been synthesized using sol-gel process and low-temperatures sintering. The microstructures have been studied by scanning electron microscopy and the chemical reaction between NASICON grains and the intergranular glassy second phase has been analysed using Raman Microprobe spectroscopy. Conductivity has been measured by impedance spectroscopy for various glass content between 3 and 90 % (by weight) and for various degrees of reactions between NASICON and glass. The percolation threshold is about 5 % and up 10 % the properties are similar to those of the low conducting phase. An conductivity anomaly is observed for 3 % glass content.

Résumé
Des céramiques composites à base de superconducteur ionique NASICON (Na 3Zr2Si2PO12) et de verre peu conducteur (Na2Zr4Si16P8O 61) ont été élaborées suivant une filière « SOL-GEL » par frittage à basse température. Les microstructures obtenues ont été analysées par microscopie électronique et l'inter-réaction entre les deux phases a été étudiée par microanalyse Raman. La conductivité des composites a été analysée par spectrométrie d'impédances complexes pour diverses proportions de verre (entre 3 et 90 % pondéral) et pour différents degrés de réactions (découlant des différentes températures de frittage). Le seuil de percolation se situe vers 5 % et, dès 10 % de verre, les propriétés du composite sont déterminées par le verre. Une anomalie de conductivité est observée pour les composites contenant 3 % de verre.

PACS
6630H - Self diffusion and ionic conduction in solid nonmetals.
8120N - Preparation of cermets, ceramic and refractory composites.
8120Q - Preparation of glass based composites.

Key words
ceramics -- composite materials -- percolation -- Raman spectra of inorganic solids -- scanning electron microscope examination of materials -- sodium compounds -- superionic conducting materials -- zirconium compounds -- NASICON glass composite ceramics -- microstructure -- sol gel process -- sintering -- scanning electron microscopy -- Raman Microprobe spectroscopy -- impedance spectroscopy -- percolation threshold -- conductivity -- Na sub 3 Zr sub 2 Si sub 2 PO sub 12 Na sub 2 Zr sub 4 Si sub 16 P sub 8 O sub 61