Résumé
Ces dernières années, l’Europe a débuté un changement dans son rapport à l’énergie. Le but étant de favoriser les énergies renouvelables et de limiter l’utilisation d’énergie fossile/fissile ou à défaut, de mieux les utiliser car environ 60% de l’énergie est perdue sous forme de chaleur. Or, grâce à l’effet Seebeck, un générateur thermoélectrique est capable de convertir cette énergie thermique perdue en énergie électrique. Néanmoins, cette technologie fait face à plusieurs défis étant donné que les propriétés électroniques et thermiques des matériaux varient de manière antagoniste.Le disiliciure de fer beta-FeSi2 dopé par Al ou Co peut répondre à cette problématique car il présente un facteur de puissance aussi élevée que celui des matériaux thermoélectriques conventionnels, mais sa conductivité thermique est élevée et limite son rendement. Une des voies d’optimisation est l’utilisation de systèmes multi-échelles qui permettent de diffuser un large spectre de phonons et ainsi diminuer la conductivité thermique.Cette approche a été appliquée dans le cadre de cette thèse en étudiant diverses voies de synthèses de beta-FeSi2 pur et dopé par Al ou Co. Une approche top-down et bottom-up a été explorée par frittage flash pour contrôler la nanostructuration et par conséquent la taille des cristallites. Des nanocomposites à base de nanotubes de carbone ont également été synthétisés en utilisant des techniques de dispersion par ultrasons et de cryogénie suivies de frittage Spark Plasma Sintering. Il a été montré que des échantillons massifs avec une taille de cristallites de 50 à 100 nm pouvait être obtenus. Les propriétés thermoélectriques et thermiques ont été étudiées en température et ont montré que la nanostructuration permet de diminuer la conductivité thermique et d'augmenter la quantité de défauts, ce qui conduit à un déplacement du maximum du coefficient de Seebeck. En conséquence, le facteur de mérite est amélioré. Des comportements similaires ont été observés sur les composites et les matériaux substitués.