Polymère précéramique

Un polymère précéramique est un polymère permettant d'obtenir une céramique par pyrolyse dans des conditions appropriées, généralement en l'absence d'oxygène. De telles céramiques produites à partir de polymères précurseurs sont dites céramiques dérivées de polymères (PDC). Ce sont généralement des céramiques à base de silicium comme le carbure de silicium, les oxycarbures de silicium, le nitrure de silicium et les oxynitrures de silicium. Ce sont souvent des matériaux amorphes ou dépourvus d'ordre cristallin à grande échelle[1]. Les polymères précurseurs sont typiquement des polycarbosilanes (de)[2] et des polysiloxanes, qui donnent respectivement du SiC[3],[4] et des SiOC[5],[6].

Les recherches sur ces technologies sont issues du domaine astronautique notamment pour produire des boucliers thermiques de rentrée atmosphérique en matériaux composites en céramique renforcée de fibres. L'utilisation de polymères précurseurs permet des modes de traitement novateurs par rapport aux techniques céramiques conventionnelles, comme le filage de fibres, le coulage de couches minces et le moulage de formes complexes[7]. Il est également possible de combiner plusieurs techniques pour produire des pièces de complexité croissante, comme cela est illustré par l'emploi de photopolymères, comme un polysilazane liquide, qui peuvent prendre une forme donnée par rigidification sous l'effet d'un rayonnement induisant la réticulation du matériau avant d'être convertis en céramiques par pyrolyse[8].

Notes et références modifier

  1. (en) Xifan Wang, Franziska Schmidt, Dorian Hanaor, Paul H. Kamm, Shuang Li et Aleksander Gurlo, « Additive manufacturing of ceramics from preceramic polymers: A versatile stereolithographic approach assisted by thiol-ene click chemistry », Additive Manufacturing, vol. 27,‎ , p. 80-90 (DOI 10.1016/j.addma.2019.02.012, Bibcode 2019arXiv190502060W, arXiv 1905.02060, lire en ligne)
  2. (en) Xiangzhen Cheng, Zhengfang Xie, Yongcai Song, Jiayu Xiao et Yingde Wang, « Structure and properties of polycarbosilane synthesized from polydimethylsilane under high pressure », Journal of Applied Polymer Science, vol. 99, no 3,‎ , p. 1188-1194 (DOI 10.1002/app.22594, lire en ligne)
  3. (en) G. D. Soraru, Florence Babonneau et J. D. Mackenzie, « Structural evolutions from polycarbosilane to SiC ceramic », Journal of Materials Science, vol. 25, no 9,‎ , p. 3886-3893 (DOI 10.1007/BF00582455, Bibcode 1990JMatS..25.3886S, lire en ligne)
  4. (en) Guodong Wang et Yongcai Song, « Enhancing the yield of polycarbosilane synthesis via recycling of liquid by-product at atmospheric pressure », Ceramics International, vol. 44, no 6,‎ , p. 6474-6478 (DOI 10.1016/j.ceramint.2018.01.045, lire en ligne)
  5. (en) Claude Moysan, Ralf Riedel, Rahul Harshe, Tanguy Rouxel et Franck Augereau, « Mechanical characterization of a polysiloxane-derived SiOC glass », Journal of the European Ceramic Society, vol. 27, no 1,‎ , p. 397-403 (DOI 10.1016/j.jeurceramsoc.2006.01.016, lire en ligne)
  6. (en) Donald Erb et Kathy Lu, « Additive and pyrolysis atmosphere effects on polysiloxane-derived porous SiOC ceramics », Journal of the European Ceramic Society, vol. 37, no 15,‎ , p. 4547-4557 (DOI 10.1016/j.jeurceramsoc.2017.06.036, lire en ligne)
  7. (en) Wang Guodong, Song Yongcai et Li Yongqiang, « Evolution of molecular composition of polycarbosilane and its effect on spinnability », RSC Advances, vol. 8, no 39,‎ , p. 21863-21870 (DOI 10.1039/C8RA02045K, lire en ligne)
  8. (en) Li-Anne Liew, Yiping Liu, Ruiling Luo, Tsali Cross, Linan An, Victor M. Bright, Martin L. Dunn, John W. Daily et Rishi Raj, « Fabrication of SiCN MEMS by photopolymerization of pre-ceramic polymer », Sensors and Actuators A: Physical, vol. 95, nos 2-3,‎ , p. 120-134 (DOI 10.1016/S0924-4247(01)00723-3, lire en ligne)