Formation et caractérisation du carbure de silicium à l'interface carbone/silice : influence du substrat carbone

Formation and characterization of silicon carbide at a carbon/silica interface : role of the carbon substrat

• Auteur / Autrice : Isabelle Alix
• Direction : Pierre Ehrburger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie - Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Mulhouse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Carbure de silicium

Sol-gel, Procédé

Fibres de carbone

Résumé

L'étude dynamique de la formation du carbure de silicium (SiC) est réalisée à partir d'interface carbone/silice. Ces multimatériaux précurseurs à SiC sont obtenus en réalisant un revêtement de silice par la méthode sol-gel sur des fibres de carbone de propriétés structurales, superficielles et morphologiques différents. La cinétique de la réaction de carbothermie de 1300 à 1600°C est gouvernée par deux régimes distincts. L'influence de l'ordre structural de surface du substrat carboné est plus particulièrement précisée sur ce mécanisme à travers la notion de sites actifs. Le premier régime est caractéristique d'une réactivité interfaciale directe entre le carbone et la silice. Les sites actifs du carbone gouvernent sa réactivité dans la réaction hétérogène de formation de SiC, et leur qualité a une influence sur la taille des nodules de SiC formés à l'interface. Le deuxième régime met en oeuvre la réaction interfaciale SiC/SiO2 qui conduit à la formation du monoxyde de silicium gazeux intermédiaire (SiO). La cinétique est alors principalement gouvernée par la diffusion de SiO à travers le revêtement du SiC microfissuré jusqu'à la surface du carbone où la réaction se poursuit. Au cours de ce régime, la présence de silice entre les nodules de SiC Freine la diffusion de SiO à l'interface et empêche leur croissance par effet de couche de diffusion. Par ailleurs, l'intervention de SiC dans ce mécanisme engendre l'apparition de défauts structuraux dans l'épaisseur , tandis que l'ordre structural et la texture de SiC formé à l'interface C/SiC sont liés en continu à l'évolution des propriétés superficielles du carbone au cours de sa consommation. Ainsi, l'utilisation de substrats carbonés de propriétés de surface spécifiques associée à la connaissance de ces deux régimes réactionnels pourra à l'avenir être mise à profit sur l'élaboration de matériaux en SiC de structure et texture bien contrôlées.