Carbure de silicium

Carbure de silicium
Général
Nom IUPAC	Carbure de silicium
No CAS	409-21-2
No EINECS	206-991-8
PubChem	9863
SMILES
InChI
Apparence	dépendant de la pureté des cristaux jaunes, verts, bleus ou noirs. [1]
Propriétés chimiques
Formule brute	CSi
Masse molaire	40, 0962 g∙mol-1 C 29, 95 %, Si 70, 05 %,
Propriétés physiques
T° fusion	Point de sublimation : 2 700 °C[1]
Solubilité	insoluble dans l'eau[1]. Soluble dans certains métaux fondus (z. B. Ni, Fe)
Conductivité thermique	≈490 W/m/K à 20 °C
Précautions
Directive 67/548/EEC
Xn
Phrases R : 36/37/38 - 40
Phrases S : 26 - 36/37
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le carbure de silicium (SiC), aussi connu sous le nom de carborundum ou de moissanite, est une céramique composée de silicium et de carbone.

Minéral presque exclusivement artificiel, il est utilisé :

• En bijouterie sous le nom de moissanite ; les gros cristaux de moissanite sont commercialisés comme imitations du diamant.
• Comme abrasif sous le nom de carborundum (marque déposée de DuPont)
• En électronique comme semi-conducteur à large bande
• En association avec l'aluminium pour former l'Al-SiC, un isolant électrique aux propriétés thermiques intéressantes
• En mécanique, par exemple pour faire des paliers
• Dans la construction de certains fours
• Dans le processus de fabrication du graphène épitaxié.

Il était jadis utilisé dans la fabrication de parafoudres, mais a été supplanté par l'oxyde de zinc.

Sa dureté Mohs, particulièrement élevée, est de 9, 5.

Le carbure de silicium pur est produit en nombreux polytypes, aux propriétés un peu différentes, principaux étant :

• 4H -SiC et 6H -SiC, ou α-SiC, hexagonal
• 3C -SiC, ou β-SiC, cubique à faces centrées

Plusieurs polytypes à longue période sont connus, à symétrie hexagonale, trigonale et rhomboédrique.

Découverte

Ce matériau a été découvert accidentellement par Berzelius en 1824 lors d'une expérience pour synthétiser du diamant. Acheson, grâce à ses travaux, fonde la Carborundum Company dans l'intention de produire un abrasif.

Le nom de «moissanite» vient du chimiste français Henri Moissan (1852-1907), qui a découvert une météorite en Arizona en 1905 composés de petits cristaux naturels de SiC.

Présence naturelle

Le carbure de silicium est extrêmement rare et il n'est pas naturellement fabriqué au centre de la Terre. En fait il se trouve en petite quantité dans certains types de météorites ainsi qu'à l'état de trace microscopique dans certains corindons et kimberlites. Aussi l'ensemble des carbures de silicium vendus dans le monde sont synthétiques. La moissanite naturelle a été le premier carbure de silicium découvert en 1905 en Arizona par le docteur Ferdinand Henri Moissan.

Obtention

Le carbure de silicium est constitué par action à chaud du silicium sur le carbone ou par réduction de la silice par un excès de carbone. Les carbures sont des corps thermiquement stables, durs et chimiquement inertes. Parmi les nombreux polytypes mentionnés plus haut, trois sont rattachables respectivement au diamant, à la sphalérite ainsi qu'à la wurtzite. Les atomes de carbone et de silicium y alternent et y jouent des rôles homologues.

Propriétés mécaniques et électriques

• Propriétés mécaniques
  • dureté : ≈30 GPa
  • Module de Young : ≈450 GPa
  • Résistance à la flexion :≈400 MPa

• Propriétés électriques
  • Résistance diélectrique : 300 MV. m^-1

Références

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