Quelles sont les applications du SiC recristallisé ?

Le carbure de silicium est un matériau idéal pour les applications à haute température, car il est à la fois dur et dense, tout en offrant une protection contre la corrosion.

Le RSiC peut être produit à l'aide de techniques de coulée en barbotine, d'extrusion ou de moulage par injection. Il ne nécessite aucun agent porogène et présente des densités vertes élevées qui permettent la production à grande échelle de supports de cuisson et de creusets céramiques à faible consommation d'énergie.

Matériaux de structure

Le carbure de silicium (SiC) est un matériau idéal pour de nombreuses applications en raison de ses propriétés mécaniques, chimiques et thermiques supérieures. Le SiC recristallisé (RSiC), produit en chauffant un mélange de poudre de SiC et d'additifs dans un four industriel à haute température, offre des propriétés encore meilleures que le carbure de silicium ordinaire. La microstructure unique du RSiC lui confère une résistance mécanique, une dureté et une résistance à l'usure supérieures, tandis que son faible coefficient de dilatation thermique le rend adapté aux environnements à haute température.

Le RSiC peut également être utilisé à d'autres fins pratiques. Par exemple, il peut être utilisé pour fabriquer des supports de four réfractaires qui peuvent être placés dans des fours tunnels, des fours à navette et des fours à double rouleau qui cuisent la porcelaine, la vitrocéramique et les produits réfractaires - contrairement aux supports en cordite et en mullite qui peuvent succomber aux températures élevées et à la corrosion au fil du temps.

Le RSiC est présent dans les fours industriels sous forme de joints et d'échangeurs de chaleur, qui doivent résister à des températures élevées tout en supportant de lourdes charges. En outre, il est utilisé dans la fabrication d'équipements chimiques tels que les réacteurs et les pipelines ; sa faible expansion à température permet d'éviter les fissures ou les fuites à des températures plus élevées.

Matériaux poreux

Les matériaux poreux se caractérisent par une surface accrue par rapport au volume, ce qui les rend aptes à interagir avec des molécules et des substances. En tant que tels, ces matériaux sont largement utilisés pour des applications telles que l'adsorption de gaz, la filtration et la catalyse - leurs pores étant personnalisables en fonction de besoins spécifiques, ce qui permet une adsorption sélective.

Le SiC poreux est largement utilisé en raison de son excellente conductivité thermique, ce qui le rend approprié pour les céramiques en nid d'abeille utilisées dans les tours solaires qui convertissent la lumière du soleil en électricité. En outre, son excellente résistance à l'oxydation et aux chocs thermiques permet de l'utiliser même à des températures plus élevées.

Le dopage de la céramique poreuse avec divers additifs tels que C, N2, V et Be peut modifier ses propriétés électriques en créant des niveaux d'énergie près de sa bande interdite tout en diminuant la résistivité électrique.

Les efforts actuels portent sur le développement d'un modèle structurel pour le SiC poreux, qui facilitera la réalisation de diverses analyses physiques et mécaniques. Ce modèle est basé sur un octaèdre avec un mode cubique centré sur le corps. En dotant ce modèle de différents concepts physiques, il est possible de créer des modèles d'analyse des propriétés structurelles et des relations mathématiques, ce qui ouvre la voie à diverses applications pratiques du SiC poreux à résistivité électrique contrôlée.

Échangeurs de chaleur

Le carbure de silicium est largement utilisé comme matériau idéal pour les échangeurs de chaleur dans les applications à températures extrêmes, car sa résistance à la corrosion en fait le matériau idéal pour transférer des liquides corrosifs.

Le gelcasting, l'infiltration et l'infusion sont tous des procédés appropriés pour produire des composants en RSiC avec une microstructure uniforme et des formes complexes. Le gelcasting est une approche qui permet de produire des formes complexes avec une microstructure uniforme, tandis que l'infiltration en est une autre qui permet d'augmenter la densité verte et la résistance à la flexion des composants en RSiC. En outre, sa structure amorphe le protège de l'oxydation à haute température tout en améliorant ses propriétés mécaniques.

Le RSiC peut être utilisé pour fabriquer des échangeurs de chaleur résistants à la corrosion et à l'abrasion, ce qui les rend adaptés à diverses industries, notamment la production d'électricité à partir du charbon et le raffinage du pétrole. En outre, les tours d'énergie solaire utilisent ce matériau pour convertir la lumière du soleil en électricité, tandis que les buses de grenaillage offrent des applications de préparation et de finition de surface.

Les échangeurs de chaleur à blocs, une autre application de la technologie RSiC, permettent le transfert de chaleur entre systèmes sans contact direct entre les fluides. Cette technologie peut améliorer l'efficacité énergétique d'un système en détournant la chaleur qui serait autrement perdue vers d'autres zones qui en ont besoin. Les échangeurs de chaleur à blocs sont disponibles en différentes tailles et matériaux tels que le carbure de silicium, le carbone, les nitrures, les silicates et les borures, afin de répondre aux besoins d'applications spécifiques.

Matériaux électriques fonctionnels

Les matériaux fonctionnels sont des matériaux conçus pour remplir des fonctions spécifiques en réponse à certains stimuli, tels que les matériaux piézoélectriques qui se déforment lorsqu'ils sont soumis à des signaux électriques ou les matériaux ferroélectriques qui génèrent un courant électrique lorsqu'ils sont polarisés. D'autres exemples de matériaux fonctionnels sont les matériaux magnétocaloriques qui modifient leurs propriétés magnétiques lorsque la température fluctue et les matériaux de captage solaire qui convertissent l'énergie solaire en électricité.

La microstructure unique du SiC recristallisé en fait un excellent matériau pour la production de matériaux fonctionnels. En outre, sa résistance supérieure à l'oxydation et sa capacité à supporter des températures élevées en font un matériau adapté à la fabrication de supports de cuisson tels que les brûleurs et les tubes de protection des thermocouples utilisés dans les fours à tunnel, à navette et à double rouleau pour la cuisson de la porcelaine, de la céramique sanitaire et de la vitrocéramique.

Nous avons mis au point un procédé innovant pour produire des céramiques poreuses en SiC avec une résistivité électrique contrôlée. Pour ce faire, nous ajoutons des phases secondaires pendant le frittage qui consomment et réagissent avec les particules de b-SiC dans la chambre de frittage pour former une structure de réseau interconnectée de grains d'a-SiC purs et de grande taille. Cette technique élimine les effets de polytype tout en ouvrant de nouvelles possibilités de concevoir des matériaux fonctionnels basés sur des alternatives moins coûteuses au b-SiC.