Le carbure de silicium, une c\u00e9ramique non oxyd\u00e9e r\u00e9put\u00e9e pour sa duret\u00e9, sa r\u00e9sistance m\u00e9canique et sa r\u00e9sistance chimique, est largement utilis\u00e9 comme abrasif et comme substitut du diamant. Par ailleurs, cette c\u00e9ramique non oxyd\u00e9e a \u00e9t\u00e9 le premier mat\u00e9riau utilis\u00e9 pour fabriquer des LED et des d\u00e9tecteurs dans les premi\u00e8res radios.<\/p>\n
Le carbure de silicium synth\u00e9tique est fabriqu\u00e9 par r\u00e9action de la silice et du carbone dans un four de r\u00e9action \u00e0 haute temp\u00e9rature, ce qui permet d'obtenir comme produit final des granul\u00e9s ou de la poudre.<\/p>\n
Le carbure de silicium (SiC) est une c\u00e9ramique technique r\u00e9put\u00e9e pour sa r\u00e9sistance exceptionnelle aux hautes temp\u00e9ratures, sa r\u00e9sistance \u00e0 l'oxydation, sa duret\u00e9 sup\u00e9rieure et sa faible densit\u00e9, ce qui le rend adapt\u00e9 \u00e0 la fabrication de composants de grand volume. \u00c0 temp\u00e9rature ambiante, il forme des structures t\u00e9tra\u00e9driques compos\u00e9es d'atomes de silicium li\u00e9s \u00e0 quatre atomes de carbone situ\u00e9s aux quatre sommets ; parmi ses 215 polytypes, seules la forme alpha (a-SiC) et le b-SiC, qui pr\u00e9sente une structure cristalline cubique de type blende de zinc, pr\u00e9sentent un int\u00e9r\u00eat technologique.<\/p>\n
Gr\u00e2ce \u00e0 sa large bande interdite, le graph\u00e8ne est un excellent mat\u00e9riau pour les capteurs de gaz, tandis que sa haute conductivit\u00e9 thermique lui permet de r\u00e9sister \u00e0 des temp\u00e9ratures extr\u00eamement \u00e9lev\u00e9es, ce qui en fait un mat\u00e9riau id\u00e9al pour les applications dans les fours.<\/p>\n
Les oxydes de fer sont \u00e0 la fois abrasifs et r\u00e9sistants \u00e0 l'usure, chimiquement inertes face aux acides et aux alcalis, et leur duret\u00e9 n'est surpass\u00e9e que par celle du diamant. Gr\u00e2ce \u00e0 ces caract\u00e9ristiques, ils sont utilis\u00e9s dans des domaines aussi vari\u00e9s que la d\u00e9coupe de mat\u00e9riaux, la fabrication de composants de blindage balistique et m\u00eame l'a\u00e9rospatiale ; d'o\u00f9 leur surnom de \u00ab peau de dragon \u00bb.<\/p>\n
Le SiC synth\u00e9tique est fabriqu\u00e9 \u00e0 partir de sable de silice pur et de charbon de coke comme mati\u00e8res premi\u00e8res. Un m\u00e9lange est dispos\u00e9 autour d'un conducteur en carbone dans un four \u00e0 r\u00e9sistance \u00e9lectrique \u00e0 briques, puis un courant \u00e9lectrique y est appliqu\u00e9 ; la r\u00e9action chimique qui en r\u00e9sulte produit du SiC, avec du monoxyde de carbone comme sous-produit.<\/p>\n
Le carbure de silicium est l'une des substances les plus dures connues \u00e0 ce jour, ce qui en fait un mat\u00e9riau id\u00e9al pour les rev\u00eatements r\u00e9sistants \u00e0 l'usure dans des applications telles que les freins \u00e0 disque et les contacts \u00e9lectriques. De plus, les composants en carbure de silicium entrent dans la composition de blindages pare-balles tels que ceux de Dragon Skin (alumine renforc\u00e9e par des whiskers de carbure de silicium obtenus par broyage humide ou sec).<\/p>\n
Sa duret\u00e9 et sa r\u00e9sistance font de l'acier au carbone un mat\u00e9riau id\u00e9al pour la fabrication d'outils de coupe ou d'autres produits industriels susceptibles d'\u00eatre expos\u00e9s \u00e0 des temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es ou \u00e0 des vibrations, tels que les outils de coupe. L'acier au carbone constitue \u00e9galement un choix int\u00e9ressant pour ses propri\u00e9t\u00e9s antid\u00e9rapantes dans la fabrication de dalles de sol, de marches d'escalier ou de formulations de peinture pour terrasses. Il est par ailleurs largement utilis\u00e9 comme composant de joints m\u00e9caniques sur les pompes, les compresseurs et les agitateurs appel\u00e9s \u00e0 fonctionner dans des environnements exigeants, notamment ceux pr\u00e9sentant une forte corrosivit\u00e9.<\/p>\n
\u00c0 l'\u00e9tat pur, le SiC est g\u00e9n\u00e9ralement un isolant \u00e9lectrique ; cependant, certaines impuret\u00e9s peuvent modifier cette propri\u00e9t\u00e9 et le transformer en un mat\u00e9riau semi-conducteur. L'ajout de dopants tels que l'aluminium, le bore et le gallium lui conf\u00e8re des propri\u00e9t\u00e9s de semi-conducteur de type P ; les dopants \u00e0 base d'azote et de phosphore peuvent, quant \u00e0 eux, lui conf\u00e9rer des propri\u00e9t\u00e9s de semi-conducteur de type N. Associ\u00e9 \u00e0 des di\u00e9lectriques \u00e0 base d\u2019oxydes m\u00e9talliques tels que les DiOXE, il peut \u00e9galement \u00eatre d\u00e9pos\u00e9 pour la fabrication de diodes \u00e0 barri\u00e8re de Schottky, de transistors bipolaires et de MOSFET capables de supporter des tensions \u00e9lev\u00e9es tout en pr\u00e9sentant de faibles r\u00e9sistances de conduction ; ces dispositifs deviennent alors des outils indispensables dans diverses applications \u00e9lectroniques exigeant un fonctionnement rapide.<\/p>\n
De nombreux proc\u00e9d\u00e9s ont \u00e9t\u00e9 mis au point pour la production de carbure de silicium. L'un de ces proc\u00e9d\u00e9s, mis au point par Edward Goodrich Acheson en 1893 et largement utilis\u00e9 aujourd'hui par de nombreuses usines de carbure de silicium \u00e0 travers le monde, est connu sous le nom de proc\u00e9d\u00e9 Acheson. Il consiste \u00e0 m\u00e9langer de la silice et du carbone dans un four \u00e9lectrique avant de les chauffer. Cette m\u00e9thode reste tr\u00e8s r\u00e9pandue aujourd'hui et de nombreuses usines l'utilisent encore pour fabriquer du carbure de silicium de haute qualit\u00e9.<\/p>\n
Des travaux r\u00e9cents men\u00e9s \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 du Nouveau-Mexique ont permis de mettre au point une technique plus moderne, dite \u00ab approche descendante \u00bb, dans laquelle les chercheurs ont exfoli\u00e9 du carbure de silicium hexagonal massif soit dans de l\u2019alcool isopropylique, soit dans de la N-m\u00e9thyl-2-pyrrolidone avant de modifier sa liaison de sp\u00b3 \u00e0 sp\u00b2, afin d\u2019isoler du carbure de silicium monocouche bien plus rapidement et simplement que les m\u00e9thodes ant\u00e9rieures, qui n\u00e9cessitaient un \u00e9quipement co\u00fbteux. Cette approche descendante permet d\u2019isoler beaucoup plus rapidement le carbure de silicium monocouche.<\/p>\n
L'\u00e9quipe de recherche s'est \u00e9galement pench\u00e9e sur des m\u00e9thodes de synth\u00e8se du carbure de silicium en phase gazeuse. Ces proc\u00e9d\u00e9s peuvent \u00eatre rapides, permettent d'obtenir des rendements \u00e9lev\u00e9s sans recourir \u00e0 des catalyseurs \u00e0 l'\u00e9tat solide et sont plus respectueux de l'environnement que la m\u00e9thode traditionnelle de calcination.<\/p>\n
Dans le cadre de ces r\u00e9actions en phase gazeuse, divers pr\u00e9curseurs d'organosilanes contenant de l'oxyg\u00e8ne, tels que le t\u00e9tra\u00e9thoxysilane et le m\u00e9thyltri\u00e9thoxysilane (MTES), ont \u00e9t\u00e9 test\u00e9s, notamment le t\u00e9tra\u00e9thoxysilane et le MTES. L'hydrolyse du MTES avec de la r\u00e9sine ph\u00e9nolique, de l'\u00e9thylcellulose, du polyacrylonitrile et de l'amidon a permis de former un gel qui a \u00e9t\u00e9 carbonis\u00e9 \u00e0 750 \u00b0C pour obtenir un mat\u00e9riau de support de catalyseur en b-SiC m\u00e9soporeux.<\/p>\n
Le carbure de silicium est un mat\u00e9riau c\u00e9ramique extr\u00eamement r\u00e9sistant utilis\u00e9 dans de nombreux domaines. Il se caract\u00e9rise par une r\u00e9sistance m\u00e9canique et une duret\u00e9 \u00e9lev\u00e9es, un faible coefficient de dilatation thermique et une bonne r\u00e9sistance \u00e0 l'usure, tout en \u00e9tant r\u00e9sistant aux chocs thermiques et \u00e0 la corrosion chimique. Le carbure de silicium trouve des applications dans les secteurs de l'automobile, de la m\u00e9canique et de la chimie, ainsi que dans la protection de l'environnement, les technologies spatiales, l'\u00e9lectronique de l'information, les sources d'\u00e9nergie et bien d'autres encore.<\/p>\n
Le SiC est un mat\u00e9riau semi-conducteur \u00e0 large bande interdite (avec des bandes interdites \u00e9lectroniques comprises entre 2,4 eV pour le SiC amorphe et 3,3 eV pour le SiC cristallin), qui se caract\u00e9rise par une excellente conductivit\u00e9 et une grande stabilit\u00e9 thermique. Ces propri\u00e9t\u00e9s en font un choix int\u00e9ressant pour les composants \u00e9lectriques en raison de sa fiabilit\u00e9 et de son rendement sup\u00e9rieurs, en particulier dans les applications \u00e0 forte puissance.<\/p>\n
Le carborundum, une autre forme dense du SiC et l\u2019un des deux min\u00e9raux naturels les plus durs sur Terre apr\u00e8s le diamant (9-10 sur l\u2019\u00e9chelle de Mohs), pr\u00e9sente une structure cristalline covalente fond\u00e9e sur des liaisons Si-C, avec des t\u00e9tra\u00e8dres centr\u00e9s autour d\u2019atomes de silicium ou de carbone formant des structures cristallines hexagonales similaires \u00e0 celles de la wurtzite ; le polymorphe a-SiC, dot\u00e9 d'une structure cristalline hexagonale, est le plus courant, tandis que la variante b\u00eata, pr\u00e9sentant une structure cristalline de type blende de zinc, est moins r\u00e9pandue.<\/p>\n
La production moderne de SiC synth\u00e9tique consiste \u00e0 faire r\u00e9agir du sable en poudre avec du carbone dans un four \u00e9lectrique \u00e0 haute temp\u00e9rature et haute pression, puis \u00e0 proc\u00e9der \u00e0 un frittage afin de lier les grains entre eux pour obtenir un mat\u00e9riau exceptionnellement dur et r\u00e9sistant. Les fabricants d'abrasifs utilisent g\u00e9n\u00e9ralement du SiC fritt\u00e9 par liaison r\u00e9active, tandis que les fabricants d'\u00e9lectronique de pointe ont recours \u00e0 la m\u00e9thode Lely ou au d\u00e9p\u00f4t chimique en phase vapeur. Les travailleurs expos\u00e9s \u00e0 des abrasifs fabriqu\u00e9s selon l\u2019un ou l\u2019autre de ces proc\u00e9d\u00e9s pourraient pr\u00e9senter un risque accru de fibrose pulmonaire interstitielle diffuse ou d\u2019autres affections pulmonaires.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide, a non-oxide ceramic known for its hardness, strength and chemical resistance is widely used as an abrasive and diamond simulant material. Additionally, this non-oxide ceramic was the first material used to manufacture LEDs and detectors in early radios. Synthetic silicon carbide is manufactured by reacting silica and carbon in a reaction furnace at… Lire la suite \u00bbCarbure de silicium<\/span><\/a><\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"neve_meta_sidebar":"","neve_meta_container":"","neve_meta_enable_content_width":"","neve_meta_content_width":0,"neve_meta_title_alignment":"","neve_meta_author_avatar":"","neve_post_elements_order":"","neve_meta_disable_header":"","neve_meta_disable_footer":"","neve_meta_disable_title":"","footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-138","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/138","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=138"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/138\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":139,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/138\/revisions\/139"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=138"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=138"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=138"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}