Voir la source de PZT

{{Infobox Chimie
 | nom = Titano-zirconate de plomb
 | image = Perovskite.svg
 | taille image = 260 <!-- plus besoin de préciser px-->
 | alternative =
 | image2 = 
 | taille image2 = 200
 | alternative2 =
 | images = <!--[[Fichier:|130px]][[Fichier:|130px]]<br />-->
 | légende = [[Structure cristalline]] d'un PZT au-dessus et en dessous de sa [[température de Curie]] ''T''{{ind|C}} (ici de {{tmp|230|500|°C}} selon la valeur de ''x'').
<!-- Général -->
 | DCI = 
 | nomIUPAC = 
 | nomSystematique = 
 | synonymes = 
 | CAS = {{CAS|1|2|6|2|6|8|1|2}}
 | ECHA = 100.032.467
 | EINECS = {{EINECS|2|3|5|7|2|7|4}}
 | RTECS = {{RTECS|}}
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 | DrugBank = 
 | PubChem = {{CID|159452}}{{SID|}}
 | chEBI = 
 | NrE = {{NrE|}}
 | FEMA = {{FEMA|}}
 | SMILES = [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2]
 | InChI = 
 | InChIKey = 
 | StdInChI = 1S/5O.Pb.Ti.Zr/q5*-2;+2;2*+4
 | StdInChIKey = HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N
 | apparence = 
<!-- Propriétés chimiques -->
 | formule = {{nobr|{{fchim|PbZr|{{mvar|x}}|Ti|1−{{mvar|x}}|O|3}} (0 ≤ {{mvar|x}} ≤ 1)}}|cacher=oui   <!--|exp=|categorisationAuto=désactivée-->
 | masseMol = {{unité|303.1|à=346.4|±=0,1|g/mol}}
 | pKa = {{pKa||T(°C)=|T(K)=}}
 | momentDipolaire = {{unité/2||D}}
 | susceptibiliteMagnetique = 
 | diametreMoleculaire = {{unité/2||nm}}
 | indiceIode = 
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 | indiceSaponification = 
<!-- Propriétés physiques -->
 | TTransitionVitreuse = {{tmp||°C}}
 | fusion = > {{tmp|1350|°C}}<ref name="APC MSDS">
{{Lien web
 | langue      = en
 | format      = pdf
 | url         = https://www.americanpiezo.com/images/stories/content_images/pdf/msds_apc_pzt.pdf
 | titre       = Lead Zirconate Titanate; Lead-Titanium-Zirconium-Oxide ({{fchim|Pb(Ti,Zr)O|3}}) Material Safety Data Sheet
 | site        = americanpiezo.com
 | éditeur     = APC International, Ltd.
 | consulté le = 6 septembre 2020
}}.</ref><br>stable jusqu'à {{tmp|800|°C}}
 | ebullition = {{tmp||°C}}
 | solubilite = {{Unité/2||g||L|-1}}
 | parametreSolubilite = <!-- {{Unité/2||MPa|1/2}} ({{température||°C}}) -->
 | miscibilite = 
 | masseVolumique = {{Unité|7,6-8,1 g/cm3}} pour les formulations considérées<ref name="APC MSDS"/>
 | TAutoInflammation = {{tmp||°C}}
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 | limitesExplosivite = 
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 | conductivitéÉlectrique = 
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<!-- Thermochimie -->
 | emsGaz = {{Unité/2||J||K|-1|mol|-1}}
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 | capaciteTherm = {{Unité/2||J||K|-1|mol|-1}}
 | PCS = 
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<!-- Propriétés biochimiques -->
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<!-- Propriétés électroniques -->
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 | constanteDielectrique = 
<!-- Cristallographie -->
 | systemeCristallin = 
 | reseauBravais = 
 | Pearson = {{SymbolePearson|}}
 | classe = <!-- '' ''{{surligner|}}'' ''  ({{n°}} )--> {{Infobox Chimie/Groupe espace||ref=}}
 | Schoenflies = 
 | Strukturbericht = 
 | structureType = 
 | parametresMaille = 
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<!-- Propriétés optiques -->
 | refraction = <!--<math>\textit{n}_{D}^{20}</math> = --> <!-- {{réfraction|T=|λ=|k=|}} -->
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 | polychroisme = 
 | fluorescence = <!-- λ<sub>excitation</sub> {{λ||nm}} ; <br />λ<sub>émission</sub> {{λ||nm}} -->
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 | pvrRotatoire = <!-- <math>\lbrack\alpha\rbrack_{D}^{25} = </math> -->
 | cteVerdet = 
<!-- Précautions -->
 | radioactif = 
 | numeroIndex = {{indexCE|}}
 | SGHref = <ref name="aa">{{Alfa Aesar|41068|Lead zirconium titanium oxide sputtering target, 50.8mm (2.0in) dia x 3.18mm (0.125in) thick, 99.9% (metals basis)|Date=31 août 2020}}</ref>
 | SGH = {{SGH|SGH07|SGH08|SGH09|Dgr|H302|H332|H360Df|H373|H410|P301+P330+P331|P312|P264|P304+P340|P280}}
 | SIMDUTref = 
 | SIMDUT = {{SIMDUT|}}
 | NFPA704ref = <ref name="aa"/>
 | NFPA704 = {{NFPA 704|Health=2|Flammability=0|Reactivity=0|Other=}}
 | transportRef = 
 | transport = {{ADR|Kemler=|ONU=|Classe=|CodeClassification=|Etiquette=|Etiquette2=|Etiquette3=|Emballage=}}
 | CIRC = 
 | inhalation = 
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 | ingestion = 
<!-- Écotoxicologie -->
 | DL50 = <!-- {{Unité/2||mg||kg|-1}} (souris, [[Ingestion|oral]]) <br /> (souris, [[Injection intraveineuse|i.v.]]) <br /> (souris, [[sous-cutané|s.c.]]) <br /> (souris, [[intrapéritonéal|i.p.]]) -->
 | CL50 = 
 | LogP = <!--([[octanol]]/eau)-->
 | DJA = 
 | ARFD =  <!--mg/kg pc-->
 | AOEL = <!--mg/kg par jour-->
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<!-- Données pharmacocinétiques -->
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 | biodisponibilite = 
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 | demiVieDistrib = 
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<!-- Considérations thérapeutiques -->
 | classeTherapeutique = 
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<!-- Caractère psychotrope -->
 | categoriePsycho = 
 | modeConsommation = 
 | autresNoms = 
 | risqueDependance = 
<!-- Composés apparentés -->
 | autres = 
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 | autresanions = 
 | isomères = 
<!-- Supplément -->
 | supplement = 
}}<!-- ----------------------------- Fin de l'infoboîte ----------------------------- -->
Les '''PZT''', ou '''titano-zirconates de plomb''', sont des [[Composé chimique|composés chimiques]] ([[toxique]]s et [[écotoxique]]s) de [[Formule chimique|formule]] {{fchim|PbZr|{{mvar|x}}|Ti|1−{{mvar|x}}|O|3}}, où {{nobr|0 ≤ {{mvar|x}} ≤ 1}}. Il s'agit de [[Céramique technique|céramiques]] de [[Structure cristalline|structure]] [[Pérovskite (structure)|pérovskite]] présentant plusieurs propriétés intéressantes :
* [[ferroélectricité]], c'est-à-dire qu'elles ont une [[Polarisation (diélectrique)|polarisation]] électrique spontanée, qui peut être inversée par l'application d'un [[champ électrique]] ;
* [[piézoélectricité]], c'est-à-dire qu'elles peuvent changer de forme si on leur applique un champ électrique, ou qu'elles peuvent générer une [[tension électrique]] entre deux faces lorsqu'on leur applique une déformation — propriété particulièrement utile pour les [[capteur]]s, les [[transducteur]]s, les [[actionneur]]s au sens large{{etc.}} ;
* [[pyroélectricité]], c'est-à-dire qu'elles peuvent générer une tension électrique lorsqu'on modifie leur température, d'où des applications dans les [[Sonde de température|sondes de température]].

Ces matériaux ont été développés vers [[1952 en science|1952]] à l'[[université de technologie de Tokyo]]<ref name="10.1109/CSPA.2010.5545244">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = M. A. A. Halim, M. N. A. Wahab,  F. S. A. Saad,  M. J. A. Safar et H. Ali 
 | titre       = Piezoelectric vibration control through fuzzy logic for direct current converter 
 | périodique  = 2010 6th International Colloquium on Signal Processing & its Applications
 | volume      = 
 | numéro      = 
 | jour        = 9
 | mois        = août
 | année       = 2010
 | numéro article = 11465671
 | url texte   = https://www.researchgate.net/profile/Mohamad_Arinal_Abdul_Halim/publication/241169920_Piezoelectric_vibration_control_through_fuzzy_logic_for_direct_current_converter/links/58ededbe458515c4aa5207e4/Piezoelectric-vibration-control-through-fuzzy-logic-for-direct-current-converter.pdf
 | consulté le = 6 septembre 2020
 | doi         = 10.1109/CSPA.2010.5545244
 | pmid        = 
 | bibcode     = 
}}</ref>. Ils présentent une meilleure sensibilité et des températures d'utilisation plus élevées que le [[titanate de baryum]] {{fchim|BaTiO|3}} utilisé jusqu'alors. Leur [[permittivité]] est particulièrement élevée, de l'ordre de {{nombre|10000}} pour le {{fchim|PbZr|0,52|Ti|0,48|O|3}} à proximité de la limite de phase [[Morphotropie|morphotrope]]<ref name="10.1103/PhysRevB.70.014108">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = J. Rouquette, J. Haines, V. Bornand, M. Pintard, Ph. Papet, C. Bousquet, L. Konczewicz, F. A. Gorelli et S. Hull
 | titre       = Pressure tuning of the morphotropic phase boundary in piezoelectric lead zirconate titanate
 | périodique  = Physical Review B
 | volume      = 70
 | numéro      = 1
 | jour        = 
 | mois        = juillet
 | année       = 2004
 | numéro article = 014108
 | url texte   = https://www.researchgate.net/profile/Ph_Papet/publication/228781376_Pressure_tuning_of_the_morphotropic_phase_boundary_in_piezoelectric_lead_zirconate_titanate/links/0fcfd5148662b38358000000/Pressure-tuning-of-the-morphotropic-phase-boundary-in-piezoelectric-lead-zirconate-titanate.pdf
 | consulté le = 6 septembre 2020
 | doi         = 10.1103/PhysRevB.70.014108
 | pmid        = 
 | bibcode     = 2004PhRvB..70a4108R
}}</ref> ({{Abréviation|MPB|Morphotropic Phase Boundary}}) à {{tmp|730|K}} ([[température de Curie]]) et {{unité|100|kHz}}<ref name="10.1016/B978-0-12-811180-2.00011-6">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = Jelena D. Bobic, Mirjana M. Vijatovic Petrovic et Biljana D. Stojanovic
 | titre       = 11 - Review of the most common relaxor ferroelectrics and their applications
 | périodique  = Magnetic, Ferroelectric, and Multiferroic Metal Oxides
 | volume      = 
 | numéro      = 
 | jour        = 
 | mois        = 
 | année       = 2018
 | pages       = 233-249
 | url texte   = https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128111802000116
 | consulté le = 6 septembre 2020
 | doi         = 10.1016/B978-0-12-811180-2.00011-6
 | pmid        = 
 | bibcode     = 
}}</ref>, voire davantage en fonction du [[Dopage (semi-conducteur)|dopage]], ces matériaux surclassant les matériaux piézoélectriques classiques tels que le [[Quartz (électronique)|quartz]] {{fchim|SiO|2}} ou les [[Silicate de gallium et de lanthane|langasites]] {{fchim|La|3|Ga|5|SiO|14}}. Certaines formulations sont [[Loi d'Ohm|ohmiques]] jusqu'à au moins {{unité|250|kV/cm}}, soit {{unité|25|MV/m}}, seuil au-delà duquel l'intensité du [[courant électrique]] croît exponentiellement en fonction du champ électrique avant d'atteindre l'[[effet d'avalanche]]. Les PZT ont un comportement retardé, l'avalanche pouvant survenir après plusieurs minutes à quelques heures d'application continue d'une tension constante, durée variant en fonction de la tension et de la température, de sorte que la [[rigidité diélectrique]] de ces matériaux dépend de l'échelle de temps pendant laquelle elle est mesurée<ref name="10.1109/16.155876">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = R. Moazzami, C. Hu et W.H. Shepherd 
 | titre       = Electrical characteristics of ferroelectric PZT thin films for DRAM applications 
 | périodique  = IEEE Transactions on Electron Devices
 | volume      = 39
 | numéro      = 9
 | jour        = 
 | mois        = septembre
 | année       = 1992
 | pages       = 2044-2049
 | url texte   = https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/155876
 | consulté le = 6 septembre 2020
 | doi         = 10.1109/16.155876
 | pmid        = 
 | bibcode     = 1992ITED...39.2044M
}}</ref>.

Les PZT sont parmi les céramiques piézoélectriques les plus couramment utilisées en raison de leur [[Résistance des matériaux|résistance mécanique]], de leur [[inertie chimique]], de leur facilité de [[Mise en forme d'un matériau|mise en forme]] et de leurs coûts de production relativement bas. 

Leurs propriétés mécaniques, diélectriques, de couplage, de pertes, sont modulables selon leur teneur en [[zirconium]] et en [[titane]].

On leur cherche des alternatives aussi efficaces mais moins toxiques ou non-toxiques, le candidat le plus prometteur (depuis un article paru dans ''Nature'' en 2004 par Saito {{et al.}})<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Yasuyoshi |nom1=Saito |prénom2=Hisaaki |nom2=Takao |prénom3=Toshihiko |nom3=Tani |prénom4=Tatsuhiko |nom4=Nonoyama |titre=Lead-free piezoceramics |périodique=Nature |volume=432 |numéro=7013 |pages=84–87 |date=2004-11 |issn=0028-0836 |issn2=1476-4687 |doi=10.1038/nature03028 |lire en ligne=https://www.nature.com/articles/nature03028 |consulté le=2024-05-10}}.</ref> étant, encore au début des années 2020 (K, Na)NbO{{ind|3}} (KNN)<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Huan |nom1=Liu |prénom2=Yi-Xuan |nom2=Liu |prénom3=Aizhen |nom3=Song |prénom4=Qian |nom4=Li |titre=(K, Na)NbO3-based lead-free piezoceramics: one more step to boost applications |périodique=National Science Review |volume=9 |numéro=8 |date=2022-08-17 |issn=2095-5138 |issn2=2053-714X |pmid=35992229 |pmcid=PMC9385458 |doi=10.1093/nsr/nwac101 |lire en ligne=https://academic.oup.com/nsr/article/doi/10.1093/nsr/nwac101/6596159 |consulté le=2024-05-10}}.</ref>.

== Applications industrielles ==

Dans les produits commercialisés, les PZT ne sont généralement pas intégrés sous leur forme pure mais sont [[Dopage (semi-conducteur)|dopés]] en [[Élément chimique|éléments]] ''accepteurs'', qui introduisent des [[Trou d'électron|trous]] dans le matériau, ou ''donneurs'', qui introduisent des [[électron]]s : un dopage en accepteurs donne un PZT « dur », dans lequel le mouvement des [[Paroi magnétique|parois de domaines]] est freiné en diminuant les pertes mais aussi les coefficients piézoélectriques, tandis qu'un dopage en donneurs donne un PZT « mou », dans lequel les coefficients peiézoélectriques sont plus élevés, mais les pertes internes également. Ils sont mis en forme comme pièces massives, comme [[Revêtement (technique)|revêtement]] en [[couche mince]], ou encore en [[Gel (matériau)|gel]] [[Polymère|polymérisé]] (par exemple pour [[Microsystème électromécanique|microsystèmes électromécaniques]]).

On retrouve les PZT par exemple dans les [[transducteur]]s à [[ultrason]]s, les {{Lien|langue=en|trad=Ceramic capacitor|fr=Condensateur céramique|texte=condensateurs céramiques}}, les [[Ferroelectric Random Access Memory|mémoires FeRAM]], les [[actionneur]]s pour [[Microscope à effet tunnel|microscopes à effet tunnel]] et [[Microscope à force atomique|microscopes à force atomique]] ou en [[optique adaptative]] en [[astronomie]], voire les [[capteur]]s pour [[échographie]], [[sonar]]s, [[radar]]s et [[Détecteur infrarouge|détecteurs infrarouges]]. On les utilise également dans les [[Résonateur céramique|résonateurs céramiques]] pour le [[cadencement]] des [[Circuit électronique|circuits électroniques]]. Les [[Laboratoires Sandia]] ont mis au point en 1975 des lunettes anti-flash intégrant des PLZT {{nobr|{{fchim|Pb|1–{{mvar|y}}&thinsp;|La|{{mvar|y}}&thinsp;|(Zr|1–{{mvar|x}}|Ti|{{mvar|x}}|)|1–{{mvar|y}}/4|O|3}}}}, avec des [[cation]]s de [[lanthane]] La{{exp|3+}} substitués à certains cations de [[plomb]] Pb{{exp|2+}}, pour protéger les équipages aériens des brûlures et de l'aveuglement provoqués par les [[Explosion atomique|explosions nucléaires]]<ref name="10.1364/AO.14.001866">
{{Article
 | langue      = en
 | nom1        = J. Thomas Cutchen, James O. Harris et George R. Laguna 
 | titre       = PLZT electrooptic shutters: applications 
 | périodique  = Applied Optics
 | volume      = 14
 | numéro      = 8
 | jour        = 
 | mois        = août
 | année       = 1975
 | pages       = 1866-1873
 | url texte   = https://www.osapublishing.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-14-8-1866
 | consulté le = 6 septembre 2020
 | doi         = 10.1364/AO.14.001866
 | pmid        = 20154933
 | bibcode     = 1975ApOpt..14.1866C
}}</ref> : les verres en PLZT peuvent s'opacifier sous l'effet du flash lumineux en moins de {{unité|150|µs}}.

[[Fichier:WEEE symbol vectors.svg|redresse=.45|vignette|Les PZT sont des [[Déchets d'équipements électriques et électroniques|DEEE]].]]

<gallery mode="packed" heights="220px">
Fichier:A 16MHz ceramic resonator.jpg|<center>[[Résonateur céramique]] {{unité|16|MHz}} en PZT.</center>
Fichier:Maxim-1-HydrophonPZTinGehäuse.JPG|<center>[[Transducteur]] à [[ultrason]]s en PZT de {{unité|32|mm}}.</center>
</gallery>

== Risques, précaution d'usage, fin de vie ==
En raison de leur toxicité, en fin de vie, les PZT doivent être traité comme [[Déchet dangereux|déchets dangereux]] et, dans les pays où ce type de législation et filière existent, pris en charge par la filière [[déchets d'équipements électriques et électroniques]] (DEEE).

== Notes et références ==
{{Références}}

{{Palette|Composés du plomb|Composés du zirconium|Composés du titane}}
{{Portail|physique|chimie|matériaux}}

[[Catégorie:Composé du plomb]]
[[Catégorie:Composé du zirconium]]
[[Catégorie:Titanate]]
[[Catégorie:Matériau céramique]]
[[Catégorie:Matériau piézoélectrique]]
[[Catégorie:Matériau ferroélectrique]]