Différents types de pyrocarbone

Variations nanotexturales

Les pyrocarbones, ou carbones pyrolytiques, sont des carbones denses, cousins du graphite, obtenus par dépôt chimique à partir de la phase vapeur (DCPV ou CVD pour Chemical Vapor Deposition), à partir d’hydrocarbures. Ils constituent la matrice des composites carbone/carbone, et les revêtements de divers matériaux (valves cardiaques par ex.)

CVD des pyrocarbones

Les hydrocarbures sont placés dans un réacteur chaud en absence d’air. Il subissent une pyrolyse, c’est-à-dire une décomposition thermique. Les molécules obtenues peuvent se recombiner entre elles, comme dans le craquage/réformage de l’industrie pétrochimique. Au contact d’une surface (un substrat), ces molécules se déposent et contribuent à la création de carbone.

Suivant la composition exacte de la phase gazeuse, qui dépend de son degré de maturation (importance du processus de craquage/réformage) la nanotexture d’un pyrocarbone est variable. Celle-ci est décrite par : la densité, les longueurs de cohérence le long des plans de type graphène La et perpendiculairement à ces plans Lc, la densité de défauts, l’anisotropie optique, …

Trois types différents de pyrocarbone

Trois types différents de pyrocarbone dits "laminaires"

 

Les plus intéressants des pyrocarbones obtenus à basse température sont les pyrocarbones laminaires:

Les Laminaires Rugueux (LR) ou Colonnaires (LC) sont les plus denses (2.13 g/cm3) et ont les plus grandes longueurs de cohérence La (6-7 nm) et Lc (4-5 nm). Ils sont très anisotropes et ont peu de défauts.

Les Laminaires Régénérés (LRe) ou Hautement anisotropes (LHA) sont aussi anisotropes que les LR bien qu’ils soient les plus riches en défauts locaux. Leur densité (2.09 g/cm3), La (4-5 nm) et Lc (2-4 nm), sont un peu inférieurs à celles des LR.

Les Laminaires Lisses (LL) sont moins anisotropes. Leur densité est plus basse (env. 1.9 g/cm3) et les longueurs de cohérence La (4-5 nm) et Lc (2-4 nm) également. Leur densité de défauts est intermédiaire entre les LR et les LRe.

Contrairement aux LR et LRe , les LL ne sont pas graphitables (ou graphitisables), c’est-à-dire qu’ils ne se réarrangent pas en graphite polycristallin lorsqu’on les porte à haute température (env. 2500°C). Les propriétés mécaniques et thermiques sont donc très différentes, bien qu’il s’agisse presque du même matériau !

Il y a encore d’autres pyrocarbones, bien moins anisotropes, comme le Laminaire Sombre et l’Isotrope.

Plus d’infos sur la caractérisation des pyrocarbones

 

 

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