Carbure de silicium

Le carbure de silicium est un minéral presque exclusivement artificiel qui peut être reconnu comme un semi-conducteur quand il est monocristallin ou comme une céramique quand il est polycristallin.

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Composé du silicium - Produit chimique nocif - Minéral - Carbure - Matériau céramique - Matériau semi-conducteur - Pierre synthétique - Gemme

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Carbure de silicium

Général

Carbure de silicium

InChI

Apparence

dépendant de la pureté des cristaux jaunes, verts, bleus ou noirs. ^[1]

Propriétés chimiques

Formule brute

C Si

Masse molaire^[2]

40, 0962 ± 0, 0011 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 (par ex. Ni, Fe, Mo, Mn, W, Ca et autres)

Conductivité thermique

≈490 W/m/K à 20 °C

Cristallographie

symbole de Pearson

$hR6\,$ ^[3]

Classe cristalline ou groupe d'espace

R3m, (n^o160) ^[3]

Structure type

wurtzite^[4]

Précautions

Directive 67/548/EEC

Phrases R : 36/37/38 - 40

Phrases S : 26 - 36/37

Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le carbure de silicium est un minéral presque exclusivement artificiel qui peut être reconnu comme un semi-conducteur quand il est monocristallin ou comme une céramique quand il est polycristallin. Il se compose de silicium et de carbone (SiC)..

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.

Synonymes

Moissanite, forme naturelle et extrêmement rare du carbure de silicium tire son nom du chimiste français Henri Moissan (1852-1907), qui a découvert une météorite en Arizona en 1905 composés de petits cristaux naturels de SiC.
Carborundum, nom populaire de la forme synthétique, qui est une marque déposée.

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.

Galerie

Moissanite artificielle

Moissanite

Utilisation

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.

La carborandite

La carborandite est un minéral artificiel résultant du chauffage à plus de 1 200 °C d'un mélange de carbone et de silice en présence d'un fondant contenant des éléments métalliques. La couleur du minéral peut fluctuer selon son état d'oxydo-réduction. Pouvant être un déchet lors de la fabrication du carborundum. C'est une pierre particulièrement légère et résistante aux chocs.

La carborandite est supposée être composée de carbure de silice.

La dureté de la carborandite est de l'ordre de celle du corindon, soit 9 sur l'échelle de Mohs mais peut quelquefois rayer le diamant (soit plus de 10 sur l'échelle de Mohs).

La carborandite est de dispositif cristallin monoclinique.

Elle a une densité (ou PS) de 3, 21.

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

CARBURE DE SILICIUM (NON FIBREUX) , fiche de sécurité du Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques, consultée le 9 mai 2009
Masse molaire calculée selon Atomic weights of the elements 2007 sur www. chem. qmul. ac. uk
The Moissanite-9R CSi Crystal Structure sur http ://cst-www. nrl. navy. mil/. Consulté le 17 décembre 2009
(en) Bodie E. Douglas, Shih-Ming Ho, Structure and Chemistry of Crystalline Solids, Springer Science + Business Media, Inc., Pittsburgh, PA, USA, 2006, 346 p. (ISBN 0-387-26147-8)

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