La réalisation du stockage d'énergie et le retour de l'approvisionnement en énergie est crucial pour plusieurs applications (VE, téléphones portables, ordinateurs portables). Des électrodes épaisses avec des matériaux inactifs minimisés dans la batterie globale peuvent améliorer la densité d'énergie des batteries lithium-ion. Spark Plasma Sintering est une technique de densification avancée qui a été utilisée pour préparer des électrodes épaisses en quelques minutes. L'approche de modèle est adoptée pour préparer des électrodes poreuses avec des tailles de pores et des morphologies interconnectées bien contrôlées. Ici, des particules de microsize de chlorure de sodium sont utilisées comme agent de gabarit pour créer des pores à l'intérieur des électrodes épaisses. Ces électrodes frittées sans liant sont auto-supportées, ce qui contribue à augmenter la densité énergétique des batteries lithium-ion. Les performances électrochimiques des batteries demi- et pleines révèlent une capacité surfacique spécifique remarquable (20 mA h cm-2), qui est 4 fois supérieure à celle des électrodes de 100 μm présentes dans les batteries Li-ion classiques (5 mAh cm) -2). L'étude morphologique 3D est réalisée par micro-tomodensitométrie pour obtenir des valeurs de tortuosité et des distributions de tailles de pores conduisant à une forte corrélation avec leurs propriétés électrochimiques. Ces résultats démontrent que le couplage entre le procédé de matriçage de sel et le frittage par plasma d'étincelles est également appliqué pour la fabrication d'électrodes épaisses en utilisant d'autres matériaux actifs et que différentes configurations de cellules sont également proposées / The achievement of energy storage and return of energy supply is crucial for several applications (EVs, cellphones, laptops). Thick electrodes with minimized inactive materials in the overall battery can improve the energy density of lithium ion batteries. Spark Plasma Sintering is an advanced densification technique has been used to prepare thick electrodes in minutes. The templating approach is adopted for preparing porous electrodes with interconnected well-controlled pore sizes and morphologies. Here, sodium chloride microsize particles are used as a templating agent to create pores inside the thick electrodes. These sintered binder-free electrodes are self-supported that helps to increase the energy density of lithium ion batteries. The electrochemical performances of half and full batteries reveal a remarkable specific areal capacity (20 mA h cm−2), which is 4 times higher than those of 100 μm thick electrodes present in conventional tape-casted Li–ion batteries (5 mA h cm−2). The 3D morphological study is carried out by micro computed tomography to obtain tortuosity values and pore size distributions leading to a strong correlation with their electrochemical properties. These results demonstrate that the coupling between the salt templating method and the spark plasma sintering is also applied for thick electrodes fabrication using other active materials and also different cell configurations are proposed

Le « Frittage Flash » ou « Spark Plasma Sintering (SPS) » est utilisé pour consolider des poudres en des temps relativement courts (quelques minutes). Ce procédé utilise un haut courant continu pulsé (quelques kA), traversant les parties conductrices du système et générant une montée rapide en température induite principalement par effet Joule. L’application d’un chargement mécanique, via des pistons, et d’une rapide montée en température permet d’obtenir une pièce dense sans grossissement excessif des grains. L’objectif de ce travail a été de proposer une simulation numérique thermo-électro-mécanique du procédé « Frittage Flash » sur ABAQUS, afin de suivre in situ les évolutions de température, de porosité et des contraintes difficilement accessibles expérimentalement. Dans ce travail, un modèle de comportement des corps poreux est proposé. Cette approche est basée sur les modèles micromécaniques de la littérature et modifiés de manière heuristique pour reproduire la densification réelle du matériau pour des porosités comprises entre 0 et 50%. Les simulations thermo-électro-mécanique incluant ce modèle, intègrent la dépendance en porosité et température des paramètres matériaux. Quatre cycles d’élaboration de poudre de nickel ont été réalisés avec différentes histoires de température. Les évolutions de la température et de la porosité calculées ont été confrontées avec des résultats expérimentaux. Des analyses post mortem sur des échantillons densifiés confortent la distribution de la température obtenue par le calcul. Ce travail ouvre de nombreuses perspectives, notamment, la possibilité d’optimiser le procédé / Nowadays, Spark Plasma Sintering (SPS) is used to consolidate powders in a relative short time (few minutes). This process uses a pulsed high DC electrical current (few kA) which flows through the conductive part of the device and generates large heating rate mainly due to Joule effect. The application of an uniaxial pressure via punches combined with a rapid heating allow the production of near net shape specimen. The thermal electrical mechanical numerical simulation of SPS process is a powerful tool to capture in situ evolutions of temperature, porosity and stresses which are difficult to obtain in experiments. In this work, a new constitutive model is presented for the description of the behavior of porous medium. This model is based on original viscoplastic micromechanical models of the literature and modified in a heuristic manner to better reproduce the real densification of sintered material for porosity in the range [0;0,5]. The model has been implemented in ABAQUS software. A thermal electrical mechanical simulation of SPS is performed where the dependence of material parameters on temperature and porosity is taken into account. Four processing cycles of nickel have been conducted with different temperature histories. Calculated porosity and temperature evolutions are compared to experimental results. Post-mortem analyses of the material (grain size, yield stress) confirm the temperature distribution obtained by numerical simulations in the sample made of nickel. This simulation is seen to be able to capture experimental trends. The work will permit in a near future the optimization of the sintering conditions to reach prescribed properties

Ce travail porte sur la fabrication d’une céramique polycristalline transparente à structure cristalline cubique : le spinelle de magnésium et d’aluminium. Contrairement aux monocristaux tels que le saphir, les céramiques polycristallines peuvent être synthétisées sous des formes beaucoup plus complexes et avec un procédé de fabrication beaucoup moins couteux. Le spinelle présente également l’avantage d’être un matériau bi-bande transparent à la fois dans le visible et le moyen infrarouge (0.4-6 µm) avec de bonnes propriétés mécaniques. Cependant, les conditions requises pour la transparence (totale densification et absence d’impuretés ou de seconde phase), rendent une industrialisation particulièrement difficile à ce jour. L’objectif de cette étude a donc été de proposer un procédé robuste et industrialisable permettant l’élaboration d’une céramique polycristalline à grains fins à partir d’une poudre de spinelle. Pour cela différentes voies de frittage ont été explorées : un frittage naturel sous air suivi d’une compression isostatique à chaud par gaz, et le frittage SPS. Suivant la voie de frittage adoptée, les propriétés optiques et mécaniques du produit fini ont été comparées par rapport aux autres matériaux disponibles sur le marché. Finalement, les propriétés de transport du spinelle ont été investiguées par le biais d’analyses EELS et de mesures de la conduction ionique. / This thesis deals with the elaboration of a transparent polycristalline ceramic with a cubic crystalline structure: magnesium aluminate spinel. Contrary to single-crystals such as sapphire, a polycristalline material can be elaborated, through a low cost process, with different sizes and shapes. Spinel has the main advantage to be a bi-band material: transparent in the visible and in the mid-infrared range (0.4-6µm). Despite many attempts to commercialize spinel, it is not available yet as an optical material due to the difficulty to get transparency (dense and defect-free material). The aim of this work is to propose a simple and reliable process in order to obtain a fine-grained and transparent spinel. Different sintering routes have been investigated: pressureless sintering on air followed by a High Isostatic Pressing step (HIP) and Spark Plasma Sintering (SPS). According to the sintering route chosen, the optical and mechanical properties of the final product have been compared. Finally the transport properties of spinel, have been investigated by EELS spectroscopy and by ionic conductivity measurements.

Dans le cadre de ce projet de thèse, des microstructures innovantes « composites » Ni-W constituées d’amas de Tungstène multi-cristallins (à grains fins) immergés dans une matrice de la solution solide Ni(W) cfc ont été élaborées par frittage flash (Spark Plasma Sintering (SPS)). Différents alliages ont ainsi été fabriqués en contrôlant de manière très précise les fractions volumiques respectives des deux élément Ni et W. En outre, le fait que le Ni soit un matériau particulièrement ductile contrairement au W plus résistant, peut conférer au matériau un bon compromis ductilité/résistance mécanique. Ainsi, en ajustant les taux respectifs de Ni et/ou de W, nous avons réussi à faire cohabiter dans un même matériau les micro-mécanismes de déformation propres à chaque phase, dont les caractéristiques et les évolutions sont ensuite analysées lors de sollicitations mécaniques conventionnelles ou in situ sous Synchrotron. Ainsi, nous avons mis en évidence le rôle de chacune des phases constituant la microstructure vis-à-vis du comportement macroscopique. Il est clairement montré que la proportion et l’arrangement spatial de la phase de W sont des facteurs influents sur la fragilité d’ensemble ainsi que sur les transferts de charge entre phases. Concernant la phase ductile, nous avons pu mesurer des déformations du réseau cristallin d’amplitude inhabituelle, que nous avons reliées à la densité initiale importante de joints de type ∑3, densité qui ensuite diminue fortement sous sollicitation mécanique. / As part of this thesis project, innovative “composites” microstructures Ni-W composed by clusters of multi crystallized (ultra fine grain) W embedded in a matrix of a cfc Ni(W) solid solution were elaborated by spark plasma sintering (SPS). Several alloys were processed by controlling precisely the respective volume fractions of the two elements Ni and W. In addition, Ni is a particularly ductile material unlike the more resistant W. So, it may give to the material a good compromise between ductility and mechanical resistance. Thus, by adjusting the respective fractions of Ni and/or W, we obtained in the same material the specific deformation micro-mechanisms of each phase, the characteristics and evolutions of those deformations were after analyzed during conventional mechanical stresses or under in situ Synchrotron. Thus, we have highlighted the role of each phase constituting the microstructure regarding the macroscopic behavior. It is clearly shown that the proportion and spatial distribution of the W phase are key factors on the overall brittleness as well as on the load transfer between the phases. Concerning the ductile phase, we underscored deformations of unusual amplitude, which are connected to the high initial density of ∑3 boundary grains, which then decreases sharply under mechanical stress.

Les céramiques de type non-oxyde à base de silicium ont été très largement étudiées en raison deleurs incroyables propriétés thermostructurales généralement très supérieures à celles desmatériaux conventionnels. En particulier, les carbonitrures de bore et de silicium (SiBCN)proposent une grande fiabilité mécanique et sont stables jusqu'à des températures de l'ordre de2200 °C en raison de la faible mobilité atomique de leurs structures. Le développement de la voie" polymères précéramiques " s'est avéré primordial pour la réalisation de céramiques techniquesaux propriétés contrôlées. Au travers de la thermolyse des polymères, une large gamme decéramiques peut être obtenue à partir de précurseurs moléculaires en contrôlant à la fois lastructure de l'unité monomérique et le degré de polymérisation, mais aussi la procédure dethermolyse. La thermolyse directe des polymères est compatible avec plusieurs types detechniques de mise en forme et offre la possibilité de réaliser des structures et des objets deformes complexes. Le nanomoulage à partir d'un moule poreux et le co-assemblage d'unpolymère précéramique et d'un bloc copolymère sont deux voies largement empruntées pour laproduction de céramiques poreuses ordonnées. Ce manuscrit présente une étude sur l'élaborationde céramiques de type SiBCN mésoporeuses ordonnées selon la méthode du nanomoulage. Lamise en forme de ces poudres céramiques par frittage flash conduit alors à la fabrication demonolithes à porosité hiérarchisée. Une deuxième partie envisage également l'utilisation d'uncopolymère tribloc comme agent structurant pour la synthèse de matériaux mésoporeux ordonnésde type carbure de silicium.

Le procédé de frittage ultra rapide « flash sintering » a vu le jour il y a cinq ans. Cette technique permet le frittage de céramiques conductrices en moins de 5 secondes, avec des températures de four beaucoup plus basses que le frittage conventionnel. L’utilisation des capacités du flash sintering en tant que procédé nécessite d’en comprendre les mécanismes, qui sont encore mal connus et très discutés. L’objectif cette thèse est la compréhension du phénomène de flash sintering et de son origine. Les travaux se sont concentrés sur la zircone et les composites alumine-zircone, et sur les phénomènes observés lorsqu’un champ électrique constant est appliqué. Ils s’appuient sur deux types d’expériences : le chauffage à vitesse constante et le frittage en palier de température. Une attention particulière a été portée à la conductivité effective des matériaux. En s’appuyant sur le frittage conventionnel de ces matériaux et des mesures d’évolution de leur conductivité, ce travail a permis de montrer que l’origine du frittage ultrarapide est la puissance dissipée par effet Joule dans le matériau. Cette dissipation couplée à l’activation thermique de la conductivité ionique provoque un emballement couplé de la température et du courant électrique. Cette interprétation est en accord avec l’ensemble des données expérimentales, qui ne nécessitent pas l’existence d’autres effets du courant ou du champ, même s’ils ne peuvent être exclus a priori. / “Flash sintering” is an ultrafast sintering technique which enables the densification of conductive ceramics in less than 5 seconds, using furnace temperatures far below the usual temperatures required by pressureless sintering. The use of flash sintering as an industrial technique however needs understanding the involved mechanisms, which are still widely controversial.This PhD work aims at understanding the flash sintering phenomenon and its origin. The investigations have been focused on zirconia and zirconia-alumina composites, and on the phenomena observed when a constant electric field is applied. They are based on two types of experiments: constant heating rate and isothermal stage sintering. Particular attention was paid to the effective conductivity of the materials. Using the knowledge on conventional sintering of the studied materials and measurements of the evolution of their conductivity with temperature, the present work shows that ultrafast sintering is mainly driven by the Joule power dissipated inside the material. This dissipation, coupled with the thermally activated conductivity, leads to thermal and electrical runaway. This analysis is consistent with the whole set of experimental data obtained in this work, which do not need any specific effects of current and/or electrical field to explain the results, although such effects cannot be excluded.

Ce travail porte sur les mécanismes de densification de systèmes métalliques par frittage flash (spark plasma sintering, SPS). Dans ce procédé actuellement en plein essor, la poudre est densifiée en présence de pulses de courant électrique très intenses. La cinétique de densification étant beaucoup plus rapide que par les techniques conventionnelles, de nombreuses études dans le monde portent actuellement sur l'effet des pulses de courant. Les hypothèses habituelles font état d'arcs et de plasma entre particules de poudre, de surchauffe localisée au niveau des ponts, d'électromigration et d'électroplasticité. Dans cette étude, nous avons considéré des conducteurs électriques, TiAl et Ag-Zn, pour mettre en évidence de tels effets. Des prélèvements de lames minces de microscopie électronique en transmission (MET) par faisceau d'ions focalisé au niveau des ponts entre particules de poudre de TiAl ont montré l'absence de surchauffes dans ces zones. Par ailleurs, les mécanismes de plasticité identifiés par MET étaient classiques. Des comparaisons avec le pressage à chaud, méthode conventionnelle de frittage, ont montré que le courant n'accélérait pas ces mécanismes. Des études modèles de déformation à chaud d'échantillons massifs ont montré que, dans les conditions thermomécaniques de sollicitation des particules de poudre, la plasticité impliquait des mécanismes de maclage, de glissement et de montée des dislocations, accompagnés de restauration et de recristallisation dynamiques, et que la cinétique résultante était contrôlée par la diffusion en volume de l'Al. Enfin, des études d'électromigration dans des couples de diffusion Ag-Zn ont montré l'absence d'influence de courants, même très intenses, sur la diffusion. Ces résultats, qui montrent l'absence d'électromigration et de phénomènes spécifiques aux ponts entre particules de poudre, apportent des réponses décisives sur les mécanismes controversés de densification par SPS. / This study reports on the densification mechanisms in metallic systems by the spark plasma sintering (SPS) technique. In this emerging powder metallurgy process, the powder is densified under pressure in presence of electric current pulses of high intensity. The sintering kinetics being much faster than that of the conventional techniques, many studies aim at exploring the potentially original mechanisms involved. Thus, sparks and plasma between powder particles, local overheating phenomena, electromigration and electroplasticity mechanisms, are postulated to occur during densification by SPS. In this study, electric conductors, TiAl and Ag-Zn, have been selected to evidence such effects. Focused ion beam lift-outs of transmission electron microscopy (TEM) thin foils at the necks between TiAl powder particles showed the absence of overheating in these zones, and that the plasticity mechanisms identified were classical. Comparisons with the classical hot pressing technique showed no acceleration of these mechanisms by the current. Model studies of deformation at high temperature of bulk samples indicated that, in the thermomechanical conditions of solicitation of the powder particles, plasticity occurred by mechanisms of twinning, glide and climb of the dislocations, accompanied by dynamic recovery and recrystallization, and that the resulting kinetics was controlled by volume diffusion of Al. Finally, electromigration studies in Ag-Zn diffusion couples showed that currents, even very intense, did not have an effect on diffusion mechanism. These results, showing no electromigration and no specific phenomena at the necks between the powder particles, provide decisive answers about the controversial SPS densification mechanisms.

Les céramiques de type non-oxyde à base de silicium ont été très largement étudiées en raison deleurs incroyables propriétés thermostructurales généralement très supérieures à celles desmatériaux conventionnels. En particulier, les carbonitrures de bore et de silicium (SiBCN)proposent une grande fiabilité mécanique et sont stables jusqu’à des températures de l’ordre de2200 °C en raison de la faible mobilité atomique de leurs structures. Le développement de la voie« polymères précéramiques » s’est avéré primordial pour la réalisation de céramiques techniquesaux propriétés contrôlées. Au travers de la thermolyse des polymères, une large gamme decéramiques peut être obtenue à partir de précurseurs moléculaires en contrôlant à la fois lastructure de l’unité monomérique et le degré de polymérisation, mais aussi la procédure dethermolyse. La thermolyse directe des polymères est compatible avec plusieurs types detechniques de mise en forme et offre la possibilité de réaliser des structures et des objets deformes complexes. Le nanomoulage à partir d’un moule poreux et le co-assemblage d’unpolymère précéramique et d’un bloc copolymère sont deux voies largement empruntées pour laproduction de céramiques poreuses ordonnées. Ce manuscrit présente une étude sur l’élaborationde céramiques de type SiBCN mésoporeuses ordonnées selon la méthode du nanomoulage. Lamise en forme de ces poudres céramiques par frittage flash conduit alors à la fabrication demonolithes à porosité hiérarchisée. Une deuxième partie envisage également l’utilisation d’uncopolymère tribloc comme agent structurant pour la synthèse de matériaux mésoporeux ordonnésde type carbure de silicium. / SiC based non-oxide type ceramics have been largely studied due to high thermostructural properties.In particular, Silicoboron carbonitrides (SiBCN) display high mechanic reliability and stay stableuntil temperature such as 2200 °C due to a low atomic mobility in their structure. The developpementof the Polymer Derived Ceramics (PDCs) route played a major role in the production of technicalceramics with controlled properties. Through the thermolysis of preceramic polymers, a large rangeof ceramics can be obtained from molecular precursors while controlling at the same time themonomeric unit structure, the polymerization level but also the thermolysis process. Directthermolysis of polymers is compatible with many shaping techniques and offers the opportunity torealize complex shapes/structures. Nanocasting from a porous template and self-assembling of apreceramic polymer and multi-bloc copolymers are the main strategies leading to organized porousceramics. This document is about the fabrication of organized mesoporous SiBCN-type ceramics viananocasting. The shaping of such ceramic powders with the spark plasma sintering technique leads tomonoliths with hierarchical porosity. A second part considers the use of a commercial tri-blockcopolymer as structuring agent for the synthesis of SiC-type ordered materials.

Récemment, les recherches scientifiques ont attiré son attention sur les domaines liés à l'énergie en raison de la consommation croissante d'énergie qui a affecté les dernières décennies. Les matériaux magnétiques sont déterminants dans les applications basées sur l'énergie et l'amélioration de leurs performances joue un rôle primordial dans le développement technologique. Le présent travail explore la possibilité de préparer des composites céramiques magnétiques hétéro-nano-structurés à base de constituants d'oxydes. Un oxyde ferromagnétique (F) a été couplé à un antiferromagnétique (AF) à l'échelle nanométrique pour étudier les propriétés magnétiques résultantes, en accordant une importance primordiale au couplage d'échange entre les deux phases. L’établissement de l’effet de biais d’échange à l’interface des phases F-AF est souhaitable pour augmenter l’anisotropie magnéto-cristalline du système et le produit énergétique relatif BHmax. Dans ce but, deux oxydes F différents ont été pris en compte, le Fe3O4 et le CoFe2O4, et trois oxydes différents de la AF, CoO, NiO et l'hématite α-Fe2O3. Des nanoparticules d'oxyde de chaque composant ont été préparées par synthèse de polyol, avec une bonne qualité cristalline et une morphologie uniforme. Ils ont ensuite été utilisés pour préparer des échantillons de céramique de consolidation par la technique SPS. Pour chaque échantillon, un oxyde F a été mélangé à l'un des oxydes AF. Les céramiques résultantes ont été formées selon différents rapports de masse F / AF, variant entre 0,75 / 0,25, 0,5 / 0,5 et 0,25 / 0,75, et selon différentes combinaisons entre les oxydes F et AF considérés. Tous les échantillons ont été frittés à 500 ° C et 100 MPa pendant 5 minutes. Toutes les céramiques ont été étudiées en profondeur, notamment en ce qui concerne leur structure, leur microstructure et leurs propriétés magnétiques. L’analyse HR-TEM réalisée sur des lames raffinées de céramiques Fe3O4-CoO, Fe3O4-NiO et CoFe2O4-NiO, ainsi que des résultats de diffraction XR, a mis en évidence une importante variation de la composition des échantillons après frittage. Une nouvelle phase métallique est formée après frittage dans l'atmosphère fortement réductrice au cours du processus SPS, modifiant ainsi la composition relative des phases F et AF individuelles. L’établissement d’effets de biais d’échange n’a guère été observé à cause de la diffusion des atomes qui affecte l’échantillon. En effet, les nanoparticules AF d'hématite se sont révélées instables dans une large plage de températures et donc inappropriées pour ce type d'application. En particulier, une transformation de phase se produisant à environ 380 ° C a été observée lorsqu'un champ magnétique externe est appliqué. Une telle transition a été étudiée au moyen d’une caractérisation par magnétomètre, d’une analyse HR-TEM et d’une analyse EELS et a révélé qu’elle impliquait la transformation de l’hématite en magnétite. Le mécanisme de cette transformation n’a pas encore été compris et fait l’objet d’une enquête plus approfondie. / Recently the scientific research led its attention towards energy related fields because of the increasing energy consumption that affected the last few decades. Magnetic materials are determining in energy-based applications and the enhancement of their performances has a primary role on the technological development. The present work explores the possibility to prepare hetero-nano-structured magnetic ceramic composites based on oxide constituents. A ferromagnetic oxide (F) was coupled with an antiferromagnetic one (AF) at a nanometric size scale to study the resulting magnetic properties, above all concerting the exchange coupling between the two different phases. The establishing of the exchange-bias effect at the F-AF phases interface is desirable in order to increase the magneto-crystalline anisotropy of the system and the relative energy product BHmax. At this aim, two different F oxides were took into account, the Fe3O4 and the CoFe2O4, and three different AF oxides, CoO, NiO and hematite α-Fe2O3. Oxide nanoparticles of each component were prepared by polyol synthesis, with a good crystalline quality and uniform morphology. They were then employed to prepare consolidate ceramic samples by SPS technique. For each sample, one F oxide was mixed with one of the AF oxides. The resulting ceramics were formed by different F/AF mass ratio, varying between 0,75/0,25, 0,5/0,5 and 0,25/0,75, and by different combinations between the considered F and AF oxides. All the samples were sintered at 500°C and 100 MPa for 5 minutes. All the ceramics were deeply studied, above all concerning their structure, microstructure and magnetic properties. HR-TEM analysis performed on FIB-refined slides of the Fe3O4-CoO, Fe3O4-NiO and CoFe2O4-NiO ceramic samples, together with XRD results, highlighted an important variation of samples’ composition after sintering. A new metallic phase is formed after sintering cause to the strongly reductive atmosphere during the SPS process, thus modifying the relative composition of the single F and AF phases too. The establishing of exchange-bias effects was hardly observed exactly because of the atoms diffusion that affects the sample. The hematite AF nanoparticles, indeed, were found to be unstable in a wide temperature range and thus unsuitable for this kind of application. In particular, a phase transformation occurring at about 380°C was observed when an external magnetic field is applied. Such a transition was studied by mean of magnetometer characterisation, HR-TEM and EELS analysis and was found to involve hematite transforming into magnetite. The mechanism of such transformation hasn’t been understood yet and is under further investigation

L'oxyde thermoélectrique (TE) Ca3Co4O9 se place avantageusement pour les applications de conversion d'énergie en raison de ses bonnes propriétés TE, ses stabilités chimique et thermique à l'air à haute température et l'absence de biotoxicité. Une étude comparative des apports respectifs de procédés de consolidation (frittage conventionnel-CS, pressage à chaud-HP et frittage flash-SPS) a été menée pour déterminer les conditions expérimentales d'obtention de céramiques Ca3Co4O9 aux caractéristiques TE et fiabilité optimisées pour être intégrées dans des dispositifs TE. Par le procédé HP, les conditions optimales (920°C, 30 MPa, 24 h) ont permis d'élaborer des matériaux denses (96 %) et fortement texturés, avec un maxima de pôles {001} de 22 mrd et une croissance notable des grains dans les plans (a,b). Il en découle une faible résistivité ab (5.25 m.cm à 900 K) et donc un facteur de puissance PFab remarquable (595 µW.m-1.K-2). Les caractéristiques mécaniques sont considérablement améliorées en comparaison avec la céramique CS. Des céramiques plus denses (99.6 %) ont été élaborées dans des temps très courts par SPS, mais avec une faible texture. PFab est plus faible que celui obtenu par HP. Les propriétés mécaniques sont toutefois meilleures. D'autre part, des matériaux Ca3Co4O9 multicouches ont été élaborés et les propriétés TE obtenues sont anisotropes. L'anisotropie de la résistivité c/ab vaut 13.5 dans la plage 0-350 K, mais diminue au-delà de 350 K et avoisine 8.8 à 900 K. L'anisotropie PFab/PFc vaut 12 à 900 K. La conductivité thermique abest plus élevée que c. Le facteur de mérite est plus élevé dans les plans (a,b), avec ZTab = 0.16 à 900 K et (ZTab/ ZTc) = 4.6.