Tesis: Oussama ZWEIN

Ponentes:

• Sami HAGE-ALI - Universidad de Lorena / Facultad de Ciencias y Tecnologías.
• Jean-Marc TULLIANNI - Politecnico di Torino, Departamento de Ciencias Aplicadas y Tecnología.

Examinadores:

• Véronique VITRY - Universidad de Mons.
• Sandra ABDELOUHAB - CRIBC

Invitados:

• Christian COURTOIS - Universidad Politécnica de Hauts-de-France.
• Zakariae OUMEKLOUL - Universidad Politécnica de Hauts-de-France.

Directores:

• Marc DUQUENNOY - Universidad Politécnica de Hauts-de-France.
• Maurice GONON - Universidad de Mons.

Esta tesis se enmarca en el desarrollo de sensores ultrasónicos de ondas acústicas superficiales (Surface Acoustic Wave, SAW) destinados a entornos industriales exigentes. Su objetivo es demostrar la viabilidad de dispositivos SAW fabricados a partir de sustratos vitrocerámicos polares a base de fresnoita (Sr₂TiSi₂O₈ – STS), capaces de funcionar a alta frecuencia (≥ 30 MHz) y a alta temperatura (hasta 900 °C). El trabajo se ha centrado en el desarrollo y la optimización de vitrocerámicas, estudiando la influencia de la fracción y la composición del vidrio residual, la microestructura y
la orientación cristalográfica preferente sobre las propiedades termoelásticas y acústicas.

Las caracterizaciones ultrasónicas de los sensores han demostrado una generación y propagación eficaces de las ondas SAW con una atenuación moderada y amplitudes elevadas, lo que garantiza buenas relaciones señal/ruido. Los sensores SAW desarrollados a 30 MHz han demostrado su funcionalidad hasta los 940 °C, con un rango comprendido entre 300 y 700 °C especialmente estable en frecuencia, caracterizado por un bajo coeficiente de temperatura de frecuencia (TCF). El estudio también ha puesto de manifiesto la relación directa entre la respuesta en frecuencia y las propiedades termoelásticas del material, en particular la influencia de la transición entre la fase conmensurable y la inconmensurable de la fresnoita en la dilatación térmica y las constantes elásticas. Por último, se analizaron los aspectos tecnológicos relacionados con la resistencia de los electrodos, los fenómenos de fuga eléctrica y las conexiones, con el fin de mejorar la robustez de los dispositivos.

Estos resultados demuestran que las vitrocerámicas polares a base de STS constituyen sustratos prometedores para el desarrollo de sensores SAW de alta frecuencia y alta temperatura adaptados a aplicaciones industriales en entornos extremos.