Les whiskers de carbure de silicium, particules monocristallines de taille microm\u00e9trique dot\u00e9es de propri\u00e9t\u00e9s physiques et chimiques exceptionnelles, ont suscit\u00e9 un vif int\u00e9r\u00eat de la part des chercheurs en raison de leur large \u00e9ventail d'applications dans de nombreux domaines, notamment les mat\u00e9riaux structurels \u00e0 haute temp\u00e9rature et les c\u00e9ramiques d'outillage.<\/p>\n
La c\u00e9ramique mullite est un mat\u00e9riau r\u00e9fractaire chimiquement tr\u00e8s stable qui pr\u00e9sente des propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques et physiques sup\u00e9rieures, telles qu'une duret\u00e9 \u00e9lev\u00e9e et une r\u00e9sistance au fluage thermique, mais sa t\u00e9nacit\u00e9 \u00e0 la rupture reste relativement faible. Les whiskers de SiC am\u00e9liorent consid\u00e9rablement cette propri\u00e9t\u00e9.<\/p>\n
Les whiskers de carbure de silicium sont des fibres monocristallines de la taille d'un micron dont la structure ressemble \u00e0 celle du diamant. Ils poss\u00e8dent des qualit\u00e9s uniques de r\u00e9sistance, de rigidit\u00e9, de r\u00e9sistance chimique et de stabilit\u00e9 thermique qui en font un excellent mat\u00e9riau de renforcement pour les c\u00e9ramiques, les m\u00e9taux et les composites \u00e0 base de polym\u00e8res.<\/p>\n
Les charges min\u00e9rales peuvent \u00eatre utilis\u00e9es pour renforcer les c\u00e9ramiques, tout en augmentant leur ductilit\u00e9 et leur duret\u00e9, leur r\u00e9sistance \u00e0 l'oxydation, leur taux de dilatation thermique et leur r\u00e9sistance \u00e0 la rupture. En outre, elles peuvent \u00eatre ajout\u00e9es aux composites \u00e0 matrice polym\u00e8re pour r\u00e9duire les besoins en charges tout en les rendant plus r\u00e9sistants \u00e0 la fissuration, au bosselage et aux dommages dus \u00e0 la fatigue.<\/p>\n
Les whiskers peuvent \u00eatre fabriqu\u00e9s par diverses techniques, notamment la r\u00e9duction carbothermique de la silice, la r\u00e9action chimique entre les halog\u00e9nures de silicium et le CCl4, ou le d\u00e9p\u00f4t chimique en phase vapeur avec des catalyseurs m\u00e9talliques. Malheureusement, leur qualit\u00e9 et leur dimension sont souvent limit\u00e9es par l'agglom\u00e9ration et l'anisotropie (Wright, 2006). Un processus plus avanc\u00e9 implique la croissance vapeur-liquide-solide qui permet de placer les whiskers profond\u00e9ment dans les pores des substrats poreux et de leur conf\u00e9rer des propri\u00e9t\u00e9s souhaitables.<\/p>\n
Les whiskers ont \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9s et compar\u00e9s \u00e0 des fibres de sous-produits industriels en suspension dans l'air afin de d\u00e9terminer les risques \u00e9ventuels pour les travailleurs qui les manipulent, et les whiskers de SiC n'ont r\u00e9v\u00e9l\u00e9 aucun risque respiratoire significatif. Les r\u00e9sultats de la recherche ont permis de conclure que les whiskers de SiC ne pr\u00e9sentent pas de risques majeurs lorsqu'ils sont manipul\u00e9s.<\/p>\n
Le carbure de silicium a \u00e9t\u00e9 synth\u00e9tis\u00e9 artificiellement pour la premi\u00e8re fois par Edward Acheson en 1891 sous la forme d'un mat\u00e9riau abrasif connu sous le nom de carborundum (Encyclopedia Britannica, 2014). Depuis lors, il a \u00e9t\u00e9 produit en masse en utilisant du sable de quartz et du carbone chauff\u00e9s \u00e0 haute temp\u00e9rature pour former des lots de carbure de silicium \u00e0 grande \u00e9chelle. Le carbure de silicium est utilis\u00e9 dans plusieurs domaines industriels en raison de sa solidit\u00e9 exceptionnelle, de son poids avantageux et de sa stabilit\u00e9 \u00e0 haute temp\u00e9rature, ainsi que de sa grande r\u00e9sistance \u00e0 l'exposition aux radiations ; les joints c\u00e9ramiques et les buses de sablage utilisent le carbure de silicium, tandis que la durabilit\u00e9 remplace les substances d'amiante, entre autres.<\/p>\n
Le carbure de silicium (SiC) est un compos\u00e9 semi-m\u00e9tallique de silicium et de carbone dont le point de fusion est de 2260 degr\u00e9s Celsius et dont la faible pression de vapeur le rend insoluble dans l'eau, mais soluble dans l'alcool et l'\u00e9ther ; cependant, en raison de l'exposition \u00e0 l'air \u00e0 temp\u00e9rature ambiante, il se d\u00e9grade rapidement, ce qui entra\u00eene une d\u00e9gradation rapide au fil du temps. Le SiC peut \u00eatre utilis\u00e9 comme abrasif dans le papier de verre ainsi que dans les outils de rev\u00eatement tels que les outils de sablage, les meules et autres \u00e9quipements d'usinage.<\/p>\n
Les whiskers de SiC peuvent \u00eatre dangereusement toxiques pour les cellules, en perturbant les membranes cellulaires et en entra\u00eenant la mort des cellules. Des \u00e9tudes men\u00e9es sur des cellules de fibroblastes de souris ont d\u00e9montr\u00e9 leur cytotoxicit\u00e9 en induisant des mutations de l'ADN, en augmentant le contenu total de l'ADN cellulaire et en conduisant \u00e0 une transformation maligne - ces effets \u00e9tant diminu\u00e9s lorsqu'ils sont recouverts d'un agent tensioactif non toxique. Test\u00e9s sur des cellules \u00e9pith\u00e9liales trach\u00e9ales cili\u00e9es humaines, ils se sont r\u00e9v\u00e9l\u00e9s plus toxiques que les fibres de sous-produits industriels tels que l'amiante et le sulfure de nickel, tout en \u00e9tant moins nocifs que le talc et le dioxyde de titane.<\/p>\n
Les whiskers de carbure de silicium constituent un mat\u00e9riau de renforcement id\u00e9al pour renforcer les c\u00e9ramiques, les m\u00e9taux et les composites polym\u00e8res. Leurs propri\u00e9t\u00e9s comprennent une grande solidit\u00e9, une grande duret\u00e9, une inertie chimique et une r\u00e9sistance \u00e0 la temp\u00e9rature, ainsi qu'une meilleure r\u00e9sistance \u00e0 l'oxydation de mat\u00e9riaux tels que les mat\u00e9riaux c\u00e9ramiques \u00e0 base d'oxycarbure de silicium, qui ont \u00e9t\u00e9 largement \u00e9tudi\u00e9s en tant qu'outils, composants de moteur et c\u00e9ramiques r\u00e9sistantes \u00e0 l'usure - en fonction de la chimie, de la structure et de la taille des cristaux synth\u00e9tis\u00e9s par r\u00e9duction carbothermique, CVD ou combustion de d\u00e9chets tels que les cosses de riz.<\/p>\n
Toutefois, leurs propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques sont loin d'\u00e9galer celles du silicium cristallin monolithique (c-Si). Pour am\u00e9liorer la r\u00e9sistance \u00e0 la traction et \u00e0 la fatigue de ces mat\u00e9riaux, les chercheurs les ont modifi\u00e9s avec des mat\u00e9riaux organiques ou des fibres inorganiques connues sous le nom de \"whiskers\" de SiC afin d'am\u00e9liorer la r\u00e9sistance \u00e0 la compression et \u00e0 la traction et de r\u00e9duire la concentration de contraintes autour d'eux lors de la rupture. Cette modification a permis d'augmenter de mani\u00e8re significative la r\u00e9sistance \u00e0 la compression tout en diminuant la concentration de contraintes lors de la rupture.<\/p>\n
L'ajout de whiskers de SiC \u00e0 une matrice vitroc\u00e9ramique am\u00e9liore consid\u00e9rablement sa r\u00e9sistance et sa t\u00e9nacit\u00e9 tout en maintenant la facilit\u00e9 de formation du verre et en am\u00e9liorant les performances tribologiques. En outre, elle peut augmenter la ductilit\u00e9 ainsi que la limite \u00e9lastique de Hugoniot de plusieurs ordres de grandeur ; de plus, sa morphologie de rupture en t\u00e9moigne en montrant de nombreuses fossettes et ar\u00eates de d\u00e9chirure, ce qui indique son comportement ductile.<\/p>\n
Le carbure de silicium (SiC) est un compos\u00e9 chimique extr\u00eamement dur compos\u00e9 de silicium et de carbone qui existe \u00e0 l'\u00e9tat naturel sous forme de pierre pr\u00e9cieuse moissanite, mais des versions produites en masse sont produites depuis 1893 sous forme de poudre et de cristaux pour \u00eatre utilis\u00e9es comme abrasifs. Le carbure de silicium est \u00e9galement utilis\u00e9 dans des applications n\u00e9cessitant une grande endurance, telles que les disques de frein en c\u00e9ramique pour les voitures et les gilets pare-balles, ainsi que les joints d'arbre de pompe ; son point de fusion lui permet de r\u00e9sister \u00e0 des temp\u00e9ratures extr\u00eames sans se fissurer ni se d\u00e9former au fil du temps.<\/p>\n
Les propri\u00e9t\u00e9s thermiques des whiskers de SiC d\u00e9pendent fortement de leur microstructure, de la chimie de leur surface et de leur taille. Avec une faible pression de vapeur et une stabilit\u00e9 jusqu'\u00e0 1650 degr\u00e9s Celsius, ces whiskers peuvent \u00eatre utilis\u00e9s comme renforts dans divers mat\u00e9riaux tels que les m\u00e9taux et les polym\u00e8res ; ils am\u00e9liorent la solidit\u00e9, la t\u00e9nacit\u00e9, l'inertie chimique et la r\u00e9sistance \u00e0 l'oxydation tout en prolongeant la dur\u00e9e de vie.<\/p>\n
La microscopie \u00e9lectronique \u00e0 balayage et la diffraction des rayons X permettent d'analyser la microstructure des whiskers de SiC. Ils sont constitu\u00e9s de structures polycristallines compos\u00e9es de polytypes 3C b\u00eata-SiC et 6H-SiC ; un examen plus approfondi a r\u00e9v\u00e9l\u00e9 que les r\u00e9gions cristallines poss\u00e8dent des densit\u00e9s de d\u00e9fauts planaires plus \u00e9lev\u00e9es que les r\u00e9gions amorphes en raison des microtorsions form\u00e9es sur les plans 1 1 1 qui exercent des effets significatifs sur les surfaces de rupture en tension et en flexion des nanocomposites PI-SiCw.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide whiskers, single-crystal micron-sized particles with outstanding physical and chemical properties, have garnered significant research interest due to their wide-ranging applications across many fields including high temperature structural materials and tool ceramics. Mullite ceramic is a highly chemically stable refractory material with superior mechanical and physical properties such as high hardness and temperature creep […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[64],"tags":[],"class_list":["post-363","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-knowledge"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/363","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=363"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/363\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":364,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/363\/revisions\/364"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=363"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=363"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=363"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}