Le carbure de silicium noir est utilisé dans les adhésifs conducteurs et les revêtements de blindage électromagnétique.
Le carbure de silicium noir, grâce à ses propriétés semi-conductrices (résistivité contrôlable), sa bonne conductivité thermique, sa résistance aux hautes températures, à l’usure, aux acides et aux bases, et son coût bien inférieur à celui des poudres d’argent et de nickel, ainsi que des nanotubes de carbone, est largement utilisé comme charge fonctionnelle composite dans les adhésifs conducteurs de faible à moyenne conductivité, les adhésifs thermoconducteurs et électriques, et les revêtements de blindage électromagnétique industriel. Il ne peut être utilisé seul pour un blindage à haute conductivité et est généralement associé à du noir de carbone, du graphite et des poudres métalliques, ce qui met en évidence ses quatre avantages : conductivité, conductivité thermique, résistance à l’usure, résistance à la corrosion et résistance aux hautes températures. Il convient aux applications automobiles, aux systèmes de contrôle industriel, à l’électronique haute température et aux équipements de stockage d’énergie. Le carbure de silicium vert, en raison de sa forte isolation, est totalement inadapté à ces applications.
I. Application de la micropoudre de carbure de silicium noir dans les adhésifs conducteurs
Les matrices adhésives conductrices sont principalement composées d’époxy, de silicone et de polyuréthane. Le carbure de silicium noir se divise en deux grandes catégories : les charges simples (antistatiques) et les charges composites (conductrices/blindantes). Ces catégories sont ensuite classées selon leurs applications :
(I) Adhésif conducteur antistatique
adapté pour : le collage de composants nécessitant une décharge statique et non adaptés à un court-circuit complet, y compris les modules de batterie au lithium, le montage de circuits imprimés, le collage de boîtiers antistatiques, les boîtes de jonction photovoltaïques et les modules de commande industriels inflammables/explosifs.
Principaux avantages :
1. Couche adhésive thermoconductrice, favorisant la dissipation de la chaleur lors du collage de composants générant de la chaleur ;
2. Résistance à l’électrolyte et à l’humidité, prévenant la corrosion et les défaillances dues à l’électrolyte lors du collage au sein des batteries ;
3. Résistance à l’usure et aux vibrations, maintenant la conductivité et empêchant le poudrage même dans des environnements de véhicules accidentés.
(II) Scénarios d’adhésifs thermiquement conducteurs et conducteurs
: Collage de modules IGBT, de dispositifs de puissance de pile de charge, d’onduleurs, d’alimentations de véhicules et de composants de puissance photovoltaïque, nécessitant une mise à la terre conductrice et une dissipation thermique rapide.
Caractéristiques : Adhésif stable à haute température (180 °C en continu), sans atténuation de la conductivité ni de la conductivité thermique ; contrairement aux adhésifs à base d’argent, extrêmement coûteux, il convient à la production en série d’appareils de puissance industriels. (III) Mastic conducteur haute température : Adhésif conducteur organosilicié chargé de carbure de silicium noir, utilisé pour l’étanchéité et le collage d’éléments chauffants et de faisceaux de câbles haute température : conductivité stable de 200 à 400 °C ; contrairement aux charges métalliques qui s’oxydent et se dégradent à haute température, le carbure de silicium noir ne s’oxyde pas ; résistant aux gaz de combustion à haute température et à la corrosion par les acides et les bases, il allie étanchéité, conductivité et résistance à la chaleur.
(IV) Adhésif conducteur flexible : Adhésif conducteur flexible en polyuréthane contenant de la poudre ultrafine de carbure de silicium noir (3 000 à 5 000 mesh), utilisé pour le collage des gaines de câbles antistatiques et des joints de tuyaux en caoutchouc antistatiques. La couche adhésive ne se fissure pas lorsqu’elle est pliée et le chemin conducteur reste inchangé même après des déformations répétées ; résistant à l’huile et au vieillissement.
II. Application de la micropoudre de carbure de silicium noir dans les revêtements de blindage électromagnétique (EMI). Les revêtements
de blindage électromagnétique reposent sur la perte de conductivité, la perte par polarisation diélectrique et les réflexions multiples pour absorber et atténuer les ondes électromagnétiques. Le carbure de silicium noir est rarement utilisé seul pour un blindage élevé ; il est principalement utilisé en combinaison avec du noir de carbone, de la poudre de fer carbonyle et de la poudre de nickel, et se divise en trois catégories : blindage pour applications industrielles civiles, blindage haute température et blindage compatible avec l’absorption des micro-ondes.
(I) Revêtements de blindage électromagnétique industriels généraux (boîtiers d’équipement, châssis, boîtes de commande électriques)
Convient pour : convertisseurs de fréquence, châssis de serveur, routeurs industriels, boîtiers de bornes de recharge, équipements de sécurité, blindage contre les interférences radiofréquences de 300 MHz à 10 GHz.
(II) Revêtements de blindage électromagnétique haute température (Contrôle industriel haute température, aéronefs aéroportés, contrôle électrique métallurgique)
Les charges métalliques ordinaires (aluminium, nickel) s’oxydent au-dessus de 200 ℃, provoquant une défaillance rapide du blindage ; les systèmes résistants aux hautes températures en carbure de silicium noir conviennent aux conditions de fonctionnement de 200 à 450 ℃.
(III) Revêtements de blindage absorbants (Radar, équipements RF, blindage par absorption) Le blindage conventionnel repose sur la réflexion des ondes électromagnétiques, ce qui peut facilement engendrer des interférences secondaires. Le carbure de silicium noir, combiné à de la ferrite et de la poudre de fer carbonyle, crée un revêtement de blindage absorbant où les ondes électromagnétiques sont absorbées par pertes diélectriques et magnétiques au sein du revêtement, ce qui entraîne une réflexion extrêmement faible.
(IV) Revêtements antistatiques deux-en-un (Ateliers de manipulation de substances inflammables et explosives, Usines de batteries au lithium) Ces revêtements doivent à la fois protéger les instruments de précision des interférences électromagnétiques externes et dissiper l’électricité statique pour prévenir les explosions. Un contrôle précis de la teneur en charge de carbure de silicium noir permet d’obtenir un revêtement à haute impédance : il empêche l’accumulation d’électricité statique et évite une conductivité totale susceptible de provoquer des courts-circuits et des étincelles. Associés à une faible quantité de noir de carbone pour un ajustement précis du blindage, ces revêtements sont couramment utilisés sur les lignes de production de batteries au lithium et dans les salles d’instrumentation chimique.
(V) Scénarios de blindage spécialisés
1. Revêtement de protection anticorrosion pour pipelines : le SiC noir protège les courants vagabonds sur la paroi intérieure des pipelines conducteurs de produits chimiques, tout en résistant à la corrosion acide et alcaline et en empêchant la corrosion électrochimique des pipelines ;
2. Peinture de protection pour onduleurs photovoltaïques : combine protection, dissipation de chaleur et résistance aux UV, résolvant ainsi le problème d’accumulation de chaleur dans les onduleurs scellés ;
3. Revêtement de blindage du câble : Revêtement de surface du câble extrudé, flexible et résistant à la flexion, adapté aux intempéries extérieures.
III. Principales différences entre le carbure de silicium vert et le carbure de silicium noir : Le carbure de silicium vert présente une pureté et une résistivité extrêmement élevées et sert de charge isolante ; il est totalement inadapté aux adhésifs conducteurs et au blindage électromagnétique. Le carbure de silicium noir doit sa conductivité semi-conductrice à des impuretés naturelles et est le seul type de carbure de silicium adapté au blindage conducteur ; ces deux types ne doivent pas être utilisés indifféremment.