Avez-vous déjà vécu cette expérience : votre couteau de cuisine s'émousse après une utilisation prolongée, et lorsque vous l'apportez dans une quincaillerie pour l'aiguiser, le mécanicien utilise une meule noire qui tourne rapidement pour le frotter d'avant en arrière ; ou dans les usines, les fours utilisés pour cuire la céramique et fondre les métaux, même s'ils sont constamment exposés à des températures supérieures à 1000 degrés, ont rarement leurs parois intérieures brûlées. En fait, derrière ces deux choses se cache le même « outil polyvalent industriel »-carbure de silicium noir.
01 Comprenons : Qu'est-ce que le carbure de silicium noir exactement ?
Comme son nom l'indique, les composants principaux du carbure de silicium noir sont le « carbone » et le « silicium », de formule chimique SiC. Il s'agit essentiellement d'un matériau inorganique non-métallique produit synthétiquement. Ce n'est pas un minéral naturel, mais plutôt « raffiné » à partir de matériaux courants du quotidien : du sable de quartz et du coke de pétrole sont mélangés dans un rapport spécifique, une petite quantité de sel est ajoutée, puis il est « cuit » dans un four à résistance à 1 800 -2 200 degrés pendant plusieurs jours. À cette température élevée, le silicium contenu dans le sable de quartz et le carbone contenu dans le coke de pétrole réagissent, formant finalement des particules cristallines noires : c'est du carbure de silicium noir.
Pourquoi est-il noir ? Parce que sa pureté n'est pas particulièrement élevée (généralement entre 95 % et 98 %) et que la faible quantité d'impuretés résiduelles lui donne un aspect gris foncé ou noir. Si la pureté augmente jusqu'à plus de 99 %, il devient un autre matériau courant : -carbure de silicium vert (avec une teinte verdâtre).
02. Les « superpouvoirs » du carbure de silicium noir : pourquoi est-il devenu un chouchou industriel ?
Le carbure de silicium noir brille dans de multiples domaines grâce à ses trois avantages fondamentaux, dont chacun répond à un problème clé de la production industrielle :
1. Extrêmement dur, ce qui le rend incroyablement efficace pour le broyage.
Parmi les matériaux non métalliques-naturels, le SIC noir n'est que légèrement plus dur que le diamant et le nitrure de bore cubique, et encore plus dur que le corindon (alumine)-sa dureté Mohs atteint 9,2 (le diamant est de 10). Cette dureté en fait un « abrasif naturel » : de nombreuses meules utilisées à la maison pour affûter les couteaux et les ciseaux sont constituées de particules de carbure de silicium noir mélangées à de la résine ; Le papier de verre et les disques de meulage en SIC noir sont également couramment utilisés dans les usines pour le traitement de pièces métalliques (telles que l'acier inoxydable et la fonte), le verre de meulage et la pierre à polir-. Ils peuvent éliminer rapidement les bavures et les imperfections de la surface des pièces et ne s'usent pas facilement.
2. Résistance à haute température et résistance à la corrosion, agissant comme un « gardien ignifuge »
Le carbure de silicium noir a un point de fusion pouvant atteindre 2 700 degrés et il ne se déformera pas et ne fondra pas même après une utilisation à long terme -à une température élevée de 1 600 degrés. De plus, il n’a pas peur des acides ou des alcalis, et même les acides et les alcalis forts ont du mal à le corroder. Ces propriétés en font une « couche de protection » pour les fours et les chaudières : les parois intérieures des fours de frittage des usines de céramique et des fours à vent chaud des aciéries sont recouvertes d'une couche de briques réfractaires en SIC noir, qui peuvent résister à des températures élevées et réduire les pertes de chaleur ; certains tuyaux et vannes industriels à haute -température en sont également doublés pour éviter la corrosion par des gaz ou des liquides à haute-température.
3. Il peut conduire l'électricité et la chaleur, et peut également agir comme un « acteur de soutien » dans l'électronique.
Contrairement à de nombreux matériaux non-métalliques (tels que le verre et la céramique), le carbure de silicium noir est conducteur d'électricité et a une conductivité thermique encore plus forte que la fonte-, ce qui lui donne une place dans le domaine de l'électronique : dans les batteries des véhicules à énergies nouvelles, il est utilisé pour fabriquer des « coussins thermoconducteurs » pour évacuer rapidement la chaleur générée lorsque la batterie fonctionne, empêchant ainsi la surchauffe de la batterie ; dans certains appareils électriques de haute-puissance (tels que les convertisseurs de fréquence et les machines à souder), des composants de dissipation thermique en SIC noir sont également utilisés pour assurer un fonctionnement stable de l'équipement.
03 Outre le meulage et la résistance à des températures élevées, que peut faire d'autre le carbure de silicium noir ?
Les applications du carbure de silicium noir sont bien plus larges que vous ne l’imaginez ; on le trouve dans tout, des industries traditionnelles aux domaines émergents.
Dans le secteur de la construction, le mélange de particules noires de SIC dans le béton peut améliorer la résistance à l'usure des routes et des ponts de plus de 30 % et les rendre également résistants au gel-. Ce type de « béton au carbure de silicium » est utilisé sur les autoroutes de nombreuses régions froides du nord de la Chine.
Dans le domaine environnemental, des « supports en céramique en nid d'abeille » en carbure de silicium noir peuvent être installés dans les purificateurs d'échappement des voitures pour aider à adsorber les gaz nocifs (tels que le monoxyde de carbone et les oxydes d'azote) présents dans les gaz d'échappement.
Dans le domaine photovoltaïque, une poudre noire extrêmement fine de SIC est nécessaire comme « abrasif » lors du traitement des tranches de silicium pour les panneaux solaires photovoltaïques afin de rendre les tranches fines et plates, garantissant ainsi l'efficacité de la production d'électricité.
04 Le carbure de silicium noir peut-il devenir encore plus « puissant » à l'avenir ?
Grâce aux progrès technologiques, le Black SIC réalise des percées dans les domaines de la « haute-précision : par exemple, les scientifiques étudient l'utilisation du carbure de silicium noir pour fabriquer des « puces semi-conductrices », qui sont plus résistantes à la chaleur-et conduisent l'électricité plus rapidement que les puces de silicium traditionnelles, et pourraient être utilisées dans le futur dans des équipements-haut de gamme tels que les véhicules à énergies nouvelles et les stations de base 5G ; d'autres tentent de transformer le SIC noir en « matériaux de stockage d'énergie » pour aider à stocker l'énergie électrique convertie à partir de l'énergie solaire et éolienne, résolvant ainsi le problème de la « difficulté à stocker » la nouvelle énergie.
