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RÉSUMÉ
Les pyrocarbones sont des carbones denses de structure proche de celle du graphite, formée d'un empilement de feuillets graphéniques contenant des défauts 2D, 1D et ponctuels. Ils sont généralement produits à partir de la phase gazeuse, par dépôt chimique. En conséquence, ils ont une nanotexture variable. Dans cet article, les principaux moyens d'élaboration, de caractérisation et de classification structurale et texturale des pyrocarbones sont abordés, ainsi que la relation avec leurs propriétés, qui les amènent à être utilisés dans de nombreuses applications de haute technologie.
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Pyrocarbons are dense carbons with structures close to graphite, i.e. formed by a stacking of graphene layers containing 2D, 1D or point defects. They are prepared by a gas-phase route such as chemical vapor deposition, and so have a variable nanotexture. This article describes their processing and characterization techniques, and their structural and textural classification, in relation with their properties, which make them useful in numerous high-tech applications.
Auteur(s)
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Gérard L. VIGNOLES : Professeur - Laboratoire des Composites ThermoStructuraux (LCTS), Université de Bordeaux, France
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Patrick WEISBECKER : Ingénieur de recherche - Laboratoire des Composites ThermoStructuraux (LCTS), CNRS, Bordeaux, France
-
Jean-Marc LEYSSALE : Chargé de recherche - Laboratoire des Composites ThermoStructuraux (LCTS), CNRS, Bordeaux, France
-
Stéphane JOUANNIGOT : Ingénieur d’études - Laboratoire des Composites ThermoStructuraux (LCTS), CNRS, Bordeaux, France
-
Georges CHOLLON : Chargé de recherche - Laboratoire des Composites ThermoStructuraux (LCTS), CNRS, Bordeaux, France
INTRODUCTION
les pyrocarbones sont des carbones denses de structure proche de celle du graphite, formée d’un empilement de feuillets graphéniques contenant des défauts 2D, 1D et ponctuels. Ils sont généralement produits à partir de la phase gazeuse, par dépôt chimique. En conséquence, ils ont une nanotexture variable.
Dans cet article, les principaux moyens d’élaboration, de caractérisation et de classification structurale et texturale des pyrocarbones sont abordés, ainsi que la relation avec leurs propriétés, qui les amènent à être utilisés dans de nombreuses applications de haute technologie.
pyrocarbons are dense carbons the structure of which is close to graphite, i.e. formed by a stacking of graphenic layers containing 2D, 1D or point defects. They are prepared by a gas-phase route like chemical vapor deposition ; accordingly, they have a variable nanotexture. This article describes the processing and characterization techniques, their structural and textural classification, in relation with their properties, which lead them to be used in numerous high-tech applications.
caractérisation de matériaux ; matériaux carbonés ; aérospatial, énergie.
Materials characterization ; carbon-based materials ; Aerospace, energy.
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
materials characterization | carbon-based materials
VERSIONS
- Version courante de juin 2024 par Gérard L. VIGNOLES, Patrick WEISBECKER †, Jean-Marc LEYSSALE, Stéphane JOUANNIGOT, Georges CHOLLON
DOI (Digital Object Identifier)
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6. Caractérisation des propriétés physiques des pyrocarbones
Ce sont les propriétés structurales et thermostructurales des pyrocarbones qui en font un matériau de choix pour les applications décrites plus loin. Il est donc essentiel que leurs propriétés mécaniques et thermiques soient connues et, pour cela, de disposer de moyens de caractérisation mécanique et thermique adaptés à ces matériaux. Il faut cependant noter qu’une bonne part des matériaux contenant du pyrocarbone (composites en particulier) sont testés tels quels, c’est-à-dire sans individualiser le constituant pyrocarbone du reste. Nous évoquerons dans cette partie les moyens d’essais spécifiques au pyrocarbone, y compris lorsqu’il est inséré dans un matériau composite.
6.1 Propriétés mécaniques
Les essais mécaniques classiques de traction, compression, flexion sur éprouvette de matériau massif de plusieurs centimètres à quelques dizaines de centimètres ne peuvent pas être effectués sur les pyrocarbones autres que médicaux. Il n’est en effet pas possible d’obtenir un échantillon de pyrocarbone massif de dimensions suffisantes pour ce type d’essais. Pour les pyrocarbones anisotropes (laminaires), tout au plus, des blocs massifs de quelques mm peuvent être élaborés afin d’être testés en traction, compression et flexion à l’aide de jauges d’extensométrie , ou par des techniques ultrasonores ...
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Caractérisation des propriétés physiques des pyrocarbones
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - TOMBREL (F.), RAPPENEAU (J.) - Préparation et structure des pyrocarbones - Chap. XXV : pp. 783-836 in Les Carbones, Adolphe Pacault (éd.), Masson (1965).
-
(2) - OBERLIN (A.) - Pyrocarbons - Carbon40 (1) 7-24 (2002).
-
(3) - BOURRAT (X.), VALLEROT (J.-M.), LANGLAIS (F.), VIGNOLES (G.L.) - La croissance des pyrocarbones - L’Actualité Chimique n° 295-296, 57-61 (2006).
-
(4) - OBERLIN (A.) - Carbonization and graphitization - Carbon22 (6) 521-541 (1984).
-
(5) - PIERSON (H.O.) - Handbook of Chemical Vapor Deposition : Principles - Technology and Applications, 2nd Édition, Noyes/William Andrew (Elsevier), ISBN : 978-0-8155-1432-9 (1999).
-
(6) - DELHAÈS (P.) - Chemical vapor deposition and infiltration processes of carbon materials - Carbon40...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
[W1 :WAD11-web] WADE Mark (17 November 2011)
http://www.astronautix.com/engines/rl10b2.htm (consultée le 16 Mai 2014)
[W2 :HER14-web] Sté HERAKLES
http://www.herakles.com/espace/
[W3 :MER14-web] Sté MERSEN,
http://www.mersen.com/produits/solutions-et-materiaux-avances-pour-hautes-temperatures/produits-en-composite-carbone-carbone.html (consultée le 16 Mai 2014)
[W4 :PyroMaN] Projet PyroMaN,
[W5 :PyC]
HAUT DE PAGE
Colloque : Colloque Annuel du Groupe Francophone d’Étude des Carbones (GFEC), a lieu tous les ans
Congrès : Annual World Congress of Carbon, a lieu tous les ans (1 an sur 3 en Europe).
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