Introduction
Le nitrure de bore pyrolytique (PBN) et le graphite pyrolytique (PG) occupent une place centrale dans les applications à haute température. Leur très grande efficacité en est la raison. matériaux réfractairesDans cet article, vous découvrirez PBN et PG, leurs différences, leurs applications concrètes et à quel point l'entreprise est lucrative si vous cherchez à investir.
Différence entre le nitrure de bore pyrolytique (PBN) et le graphite pyrolytique (PG)
Le nitrure de bore pyrolytique est un matériau céramique de haute pureté produit par dépôt chimique en phase vapeur. Inodore, sa structure cristalline hexagonale le fait souvent confondre avec le graphite. Son nom commercial est PBN. Le nitrure de bore pyrolytique est l'une des formes les plus résistantes et les plus pures de nitrure de bore (pureté d'environ 99,91 TP3T). Cela s'explique par sa structure anisotrope compacte et la chaleur intense qu'il subit lors de sa production.
Le graphite pyrolytique est un graphite spécial produit par la décomposition de gaz d'hydrocarbures à des températures extrêmement élevées dans un four sous vide.
Caractéristiques du nitrure de bore pyrolytique et du graphite pyrolytique
Le PBN présente généralement une apparence orange ou blanchâtre et une densité de 2,15 g/cm³. Sa surface est lisse et sans pores. Sa résistance à la traction est impressionnante : 153,84 N/mm² et son module d'élasticité est de 235 690 N/mm². Sa rigidité diélectrique est de 56 kV/mm² et sa très haute résistance aux chocs thermiques lui permet de supporter des contraintes mécaniques.
La résistance du PBN augmente avec la température jusqu'à atteindre 2473 °K. Lorsque la température atteint 3273 °K, le composé de nitrure de bore pyrolytique se désintègre en bore et en nitrure. Le nitrure de bore pyrolytique présente un faible coefficient de dilatation (2,1 x 10-6 °C), ce qui lui permet de conserver une forme stable même sous des températures et des pressions extrêmes.
De plus, son inertie chimique le rend peu sensible à la rouille. Pourquoi ? Il résiste parfaitement aux attaques chimiques et acides.
Fig 1 : Nitrure de bore pyrolytique (PBN)
Le PG est un solide noir qui se présente généralement sous forme de disque, de feuille ou de plaque. Sa résistance à la traction est de 200 MPa. Sa masse volumique est comprise entre 1,30 et 2,265 g/cm³. Sa conductivité thermique perpendiculaire est également de 80 W/m·K.
De plus, le PG peut supporter une dilatation thermique allant jusqu'à 20 µm/m·°C. Sa résistivité électrique perpendiculaire est comprise entre 0,15 et 0,25 Ω·cm. Ainsi, sa résistance ultime à la compression, à la flexion et à la traction augmente avec la température.
Fig. 2 : Graphite pyrolytique (PG)
Applications du nitrure de bore pyrolytique (PBN) et du graphite pyrolytique dans les environnements à haute température
Électronique de haute puissance
Le PBN est composé de nanocomposites à matrice céramique, ce qui lui confère une excellente isolation électrique et lui confère stabilité et efficacité à haute température. Il permet également de produire des plaquettes haute résistance pour tout dispositif d'électronique de puissance exigeant des températures élevées.
Le graphite pyrolytique est généralement un dissipateur thermique plus efficace dans les appareils électroniques à haute consommation d'énergie actuels. Il permet de prolonger la durée de vie de vos équipements et gadgets sans surchauffer. PBN peut également vous aider à fabriquer des écrans OLED et des LED pour l'électronique.
Fabrication de semi-conducteurs
Le PBN et le PG jouent également un rôle important dans l'industrie des semi-conducteurs. La croissance cristalline et la dissipation thermique efficace des semi-conducteurs sont améliorées grâce à un Creuset PBN Grâce à ses propriétés de pureté et à sa capacité à assurer la stabilité thermique, les composants électroniques fonctionnent de manière optimale grâce à l'absence de contamination.
Le graphite pyrolytique hautement orienté (HOPG) assure un chauffage uniforme lors de la fabrication des plaquettes de semi-conducteurs. C'est cette fonction qui garantit le bon déroulement du processus de fabrication. 
Fig 3 : Creuset PBN
Composants du réacteur nucléaire
La céramique réfractaire du PBN et du PG leur permet de résister à des rayonnements et des chaleurs extrêmes. Le PG, en particulier, présente une grande stabilité, ce qui en fait un matériau idéal pour la conception des cœurs de réacteurs. En revanche, les propriétés d'isolation thermique et de stabilité chimique du PBN garantissent la sécurité et l'efficacité des composants des réacteurs.
Ingénierie aérospatiale
Les revêtements réfractaires des machines aérospatiales, des avions et des jets utilisent des matériaux en nitrure de bore pyrolytique car ils ont tendance à faciliter un fonctionnement sans faille pendant le vol et la rentrée.
En particulier, le PG est composé de composites cmc qui renforcent sa capacité de conduction thermique ce qui en fait un bon bouclier thermique pour les composants sensibles des engins spatiaux.
Médecine
La plupart des équipements de stérilisation utilisent des composants en PBN et en PG en raison de leur stabilité thermique et de leur biocompatibilité. Cette stabilité thermique permet la production d'implants médicaux résistants à des conditions extrêmes sans mordançage.
Applications micro-ondes et RF
La stabilité thermique et les propriétés isolantes du PBN lui permettent d'être utilisé comme composant majeur des fenêtres et des substrats dans les micro-ondes. Le graphite pyrolytique hautement ordonné (HOPG) peut également dissiper efficacement la chaleur dans les dispositifs RF et assurer leur fonctionnement optimal.
Le business lucratif du PGN et du PG
Le nitrure de bore pyrolytique (PBN) et le graphite pyrolytique (PG) offrent un potentiel considérable d'innovations majeures dans plusieurs secteurs d'activité lucratifs. Par exemple, s'implanter dans le secteur du PBN et du PG offre un avantage concurrentiel dans le secteur électrique, notamment grâce à l'intérêt croissant pour les éléments chauffants composites PBN-PG.
Les éléments chauffants composites PBN-PG sont très durables. Le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) est utilisé pour déposer du PG sur les éléments PBN afin de créer des céramiques durables utilisées dans les semi-conducteurs. Ces semi-conducteurs sont des composants de puces électroniques pour ordinateurs portables, téléphones portables, robots, etc. Les éléments chauffants composites PBN-PG sont donc très demandés.
Si vous souhaitez vous lancer dans ce secteur, vous êtes assuré de réaliser d'importants bénéfices et d'accroître votre croissance. Les éléments chauffants composites PBN-PG offrent des options plus efficaces aux ingénieurs, notamment aux fabricants d'ordinateurs portables, de téléphones portables, de tablettes, etc., leur permettant de créer des produits qui dissipent facilement la chaleur.
Fig 4 : Élément chauffant composite PBN-PG
Le PBN est un composant idéal pour les anneaux de rupture des machines de coulée horizontales. Si vous avez également besoin d'un isolant pour un four haute température ou un système sous vide, il est préférable d'utiliser du PBN.
De plus, le graphite pyrolytique hautement orienté (HOPG) est utilisé en spectrométrie à rayons X comme composant dispersif. Les fabricants de l'industrie plastique utilisent le PG pour renforcer leurs produits. Le PBN joue également un rôle clé dans l'industrie automobile grâce à sa résistance à l'usure efficace, car il contribue à augmenter la longévité des pièces détachées, voire des moteurs, en réduisant l'usure due aux frottements.
Foire aux questions (FAQ)
Quelle est la principale différence entre le nitrure de bore pyrolytique (PBN) et le graphite pyrolytique (PG) ?
La principale différence entre le PBN et le PG réside dans leur composition. Le PG présente une conductivité thermique nettement supérieure à celle du PBN : le PG est un conducteur électrique tandis que le PBN est un isolant. Grâce à ces propriétés, le PBN est plus performant en termes de résistance thermique élevée.
Qu'est-ce qu'un matériau réfractaire ?
Un matériau réfractaire est simplement un isolant thermique. Ce sont des matériaux dont les propriétés leur permettent de résister à des températures extrêmement élevées. Ils sont également très résistants aux attaques et aux chocs chimiques.
Conclusion
Le nitrure de bore pyrolytique et le graphite pyrolytique connaissent des avancées majeures dans les secteurs de l'électronique et de l'aérospatiale. Le PBN, en particulier, assure la résistance thermique des composants des appareils haute température, les protégeant ainsi des dommages causés par ces températures. Le PG dissipe la chaleur des composants électriques.