Carbure de silicium - Matériau pour miroirs de télescopes astronomiques

Le carbure de silicium (également appelé carborundum) est un composé chimique inorganique composé d'atomes de silicium et de carbone, naturellement présent dans la nature sous forme de moissanite et produit en masse depuis 1893 pour être utilisé comme abrasif.

Le SiC existe sous plus de 70 formes cristallines, divisées en deux polymorphes : le carbure de silicium alpha (a-SiC) et le carbure de silicium bêta (b-SiC). Dans les limites de l'erreur expérimentale, les deux formes fondent simultanément à des pressions allant jusqu'à 10 GPa.

Il a une pente négative

Le carbure de silicium est un matériau extrêmement dur et dense aux applications multiples. On le trouve dans des produits tels que le papier de verre, les meules, les outils de coupe, les composants automobiles et les réfractaires automobiles ; il sert également de réfractaire dans les fours, les fourneaux et les revêtements réfractaires, ainsi que de matériau pour les miroirs des télescopes astronomiques en raison de sa dureté et de son faible taux de dilatation thermique.

Edward Goodrich Acheson a été le premier à produire en masse du carbure de silicium en 1891 en chauffant un mélange d'argile et de coke en poudre (carbone) dans un four électrique, produisant un matériau bleu-noir connu sous le nom de "carborundum".

Des études sur la fusion du carbure de silicium à des pressions allant de 5 à 8 GPa ont révélé qu'il fond de manière congruente à toutes les pressions étudiées, sa courbe de fusion ayant une pente négative de -44 + 4 K/GPa, ce qui prouve que la théorie de la fonctionnelle de la densité l'a prédit avec précision.

Il a une pente positive

Le carbure de silicium (SiC) est un matériau céramique non oxydé doté de propriétés exceptionnelles qui le rendent utile dans de nombreuses applications à haute température. Le carbure de silicium est à la fois dur et extrêmement résistant, avec une résistance du corps polycristallin pouvant atteindre 27 GPa ; il possède en outre d'excellentes propriétés de résistance au fluage ainsi que de faibles taux de dilatation thermique.

La céramique de dioxyde de céramium (CeO2) est insoluble dans l'eau mais soluble dans les solutions alcalines et ferreuses fondues, ce qui en fait la plus dure de toutes les céramiques structurelles avancées. Elle résiste à l'abrasion, à la corrosion, aux chocs et à la dilatation thermique à haute pression, ce qui la rend idéale pour les applications à haute température telles que les composants des réacteurs nucléaires.

Le carbure de silicium, plus communément appelé a-SiC, est couramment utilisé dans les freins et les embrayages des véhicules électriques, ainsi que dans les gilets pare-balles, et comme substrat pour les catalyseurs hétérogènes. La production de quantités industrielles de ce matériau implique toujours l'utilisation de fours électriques avec du sable de silice pur réduit avec du coke finement broyé dans un four électrique ; une production à l'échelle industrielle de carbure de silicium reste un choix populaire pour les applications à haute tension dans l'électronique de puissance.

Il a un coefficient de température négatif

Le carbure de silicium, également connu sous le nom de dioxyde de silicium, est un composé chimique dur composé de silicium et de carbone qui existe à l'état naturel sous la forme du minéral moissanite, mais qui est produit en masse depuis 1893 sous forme de poudre et de cristaux pour être utilisé comme abrasif et comme matériau de plaque céramique pare-balles. Les gros grains de cristal unique peuvent être assemblés par frittage pour produire des céramiques structurelles extrêmement résistantes ; en outre, il est souvent utilisé pour fabriquer des pierres précieuses synthétiques en moissanite connues sous le nom de pierres précieuses synthétiques en moissanite. Le carbure de silicium agit également comme un semi-conducteur ; en le dopant avec de l'azote ou du phosphore, on peut en faire un matériau de type n ; de même, le béryllium, le bore ou l'aluminium peuvent le transformer en matériau de type p, en fonction de ses caractéristiques ; en le dopant, on le transforme en matériau semi-conducteur de type n.

Le carbure de silicium possède une bande interdite étendue et une forte résistance à la rupture du champ électrique, ce qui le rend adapté aux dispositifs électroniques fonctionnant à des températures ou des tensions extrêmement élevées. En outre, sa nature résistante aux chocs thermiques lui permet d'être largement utilisé. Le carbure de silicium se présente sous la forme de différentes cellules unitaires (cubiques, rhomboédriques ou hexagonales). S'il est densifié à l'aide d'argile, il peut inhiber la croissance du collet tout en empêchant la formation de SiO2 qui, autrement, diminuerait le module d'élasticité. Diverses études ont examiné son comportement de fusion sous haute pression en utilisant des simulations de dynamique moléculaire ab initio basées sur des simulations de la théorie de la fonctionnelle de la densité.

Il a un coefficient de pression positif

Le carbure de silicium est un matériau céramique extrêmement dur et rigide qui se caractérise par sa capacité à supporter des températures élevées, son faible coefficient de dilatation thermique et sa résistance aux réactions chimiques. Il se présente sous différentes tailles et formes, notamment sous forme de granulés destinés à l'achat et de plaquettes pouvant être transformées en miroirs pour les grands télescopes. Les méthodes de production du carbure de silicium vont de la synthèse directe du carbone au dépôt chimique en phase vapeur.

Des études sur la dépendance de la pression des températures de Debye dans le SiC ZB et RS de 3100+40 K à 5-8 GPa en utilisant des expériences de trempe et des mesures in situ ont été entreprises pour des températures allant de 3100+40 K à 5-8 GPa en utilisant des expériences de trempe et des mesures in situ. Les résultats démontrent qu'à la pression ambiante, les deux constantes de Lame (l, m) sont positives avec une déviation croissante de m, ce qui suggère une augmentation de la force de nombreux corps non centraux impliquant des interactions de transfert de charge à des pressions plus élevées, ce qui entraîne une rigidité mécanique dans la compressibilité du SiC.

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