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Dans les industries actuelles de l’\u00e9lectronique et de l’opto\u00e9lectronique, \u00e0 mesure que les appareils \u00e9lectroniques et leurs produits \u00e9voluent vers une int\u00e9gration et un calcul intensifs, la puissance dissip\u00e9e a doubl\u00e9. La dissipation thermique est progressivement devenue un frein majeur au d\u00e9veloppement durable de l’industrie \u00e9lectronique. Trouver des mat\u00e9riaux de gestion thermique dot\u00e9s d’une excellente conductivit\u00e9 thermique est crucial pour la prochaine g\u00e9n\u00e9ration de circuits int\u00e9gr\u00e9s et la conception de produits \u00e9lectroniques tridimensionnels.<\/p>\n
La conductivit\u00e9 thermique des mat\u00e9riaux c\u00e9ramiques traditionnels (tels que le nitrure de bore et le nitrure d’aluminium) et des mat\u00e9riaux m\u00e9talliques (tels que le cuivre et l’aluminium) n’est que de quelques centaines de W\/(m\u00b7K) au maximum. En comparaison, la conductivit\u00e9 thermique des mat\u00e9riaux carbon\u00e9s tels que le diamant, le graphite, le graph\u00e8ne, les nanotubes de carbone et la fibre de carbone est encore plus impressionnante. Par exemple, le graphite pr\u00e9sente une conductivit\u00e9 thermique th\u00e9orique allant jusqu’\u00e0 4\u00a0180 W\/m\u00b7K dans la direction parall\u00e8le \u00e0 la couche cristalline, soit pr\u00e8s de dix fois celle des mat\u00e9riaux m\u00e9talliques traditionnels tels que le cuivre, l’argent et l’aluminium. De plus, les mat\u00e9riaux carbon\u00e9s pr\u00e9sentent d’excellentes propri\u00e9t\u00e9s, telles qu’une faible densit\u00e9, un faible coefficient de dilatation thermique et de bonnes propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques \u00e0 haute temp\u00e9rature.<\/p>\n
Graph\u00e8ne<\/p>\n
Le graph\u00e8ne est un mat\u00e9riau \u00e0 surface d’atomes de carbone monocouche, d\u00e9tach\u00e9 du graphite. Sa structure plane bidimensionnelle en nid d’abeille est compos\u00e9e d’atomes de carbone monocouches \u00e9troitement dispos\u00e9s en hexagones r\u00e9guliers. Cette structure est tr\u00e8s stable. La connexion entre les atomes de carbone \u00e0 l’int\u00e9rieur du graph\u00e8ne est tr\u00e8s flexible. Lorsqu’une force externe est appliqu\u00e9e au graph\u00e8ne, la surface des atomes de carbone se courbe et se d\u00e9forme, \u00e9vitant ainsi aux atomes de carbone de se r\u00e9organiser pour s’adapter \u00e0 la force externe, pr\u00e9servant ainsi la stabilit\u00e9 structurelle. Cette structure r\u00e9ticulaire stable conf\u00e8re au graph\u00e8ne une excellente conductivit\u00e9 thermique.<\/p>\n
Nanotubes de carbone<\/p>\n
Depuis leur d\u00e9couverte en 1991, les nanotubes de carbone ont suscit\u00e9 un int\u00e9r\u00eat croissant, attirant de nombreux scientifiques vers l’\u00e9tude de leur conductivit\u00e9 thermique. Les nanotubes de carbone sont constitu\u00e9s de feuilles de graphite monocouches ou multicouches enroul\u00e9es, et se divisent en trois types\u00a0: monoparoi, biparoi et multiparoi.<\/p>\n
Cette structure particuli\u00e8re conf\u00e8re aux nanotubes de carbone une conductivit\u00e9 thermique extr\u00eamement \u00e9lev\u00e9e. Des chercheurs ont calcul\u00e9 que la conductivit\u00e9 thermique des nanotubes de carbone monoparois \u00e0 temp\u00e9rature ambiante est de 3980 W\/(m\u00b7K), celle des nanotubes de carbone biparois de 3580 W\/(m\u00b7K) et celle des nanotubes de carbone multiparois de 2860 W\/(m\u00b7K).<\/p>\n
Diamant<\/p>\n
La structure cristalline du diamant est un arrangement serr\u00e9 d’atomes de carbone en t\u00e9tra\u00e8dres, o\u00f9 tous les \u00e9lectrons participent \u00e0 la liaison. Par cons\u00e9quent, sa conductivit\u00e9 thermique \u00e0 temp\u00e9rature ambiante peut atteindre 2000 \u00e0 2100 W\/(m\u00b7K), ce qui en fait l’un des mat\u00e9riaux pr\u00e9sentant la meilleure conductivit\u00e9 thermique naturelle. Cette caract\u00e9ristique le rend irrempla\u00e7able dans le domaine de la dissipation thermique haut de gamme.<\/p>\n
Fibre de carbone<\/p>\n
La fibre de carbone est trait\u00e9e par carbonisation \u00e0 haute temp\u00e9rature pour former une structure en graphite turbostratique. Si son r\u00e9seau axial de graphite est fortement orient\u00e9, elle peut atteindre une conductivit\u00e9 thermique ultra-\u00e9lev\u00e9e. Par exemple, la conductivit\u00e9 thermique d’une fibre de carbone \u00e0 base de brai m\u00e9sophas\u00e9 est de 1\u00a0100 W\/(m\u00b7K), tandis que celle d’une fibre de carbone obtenue par croissance en phase vapeur peut atteindre 1\u00a0950 W\/(m\u00b7K).<\/p>\n
Graphite<\/p>\n
Le graphite pr\u00e9sente une structure cristalline hexagonale, compos\u00e9e de six facettes et de deux plans de base compacts. La premi\u00e8re couche de la grille hexagonale d’atomes de carbone est d\u00e9cal\u00e9e de la moiti\u00e9 de la diagonale hexagonale et chevauche parall\u00e8lement la deuxi\u00e8me couche. La troisi\u00e8me couche et la premi\u00e8re couche se r\u00e9p\u00e8tent en position, formant une s\u00e9quence ABAB… La conductivit\u00e9 thermique du graphite naturel le long du plan cristallin (002) est de 2\u00a0200 W\/(m\u00b7K), et la conductivit\u00e9 thermique dans le plan du graphite pyrolytique hautement orient\u00e9 peut \u00e9galement atteindre 2\u00a0000 W\/(m\u00b7K).<\/p>\n
Les mat\u00e9riaux carbon\u00e9s mentionn\u00e9s ci-dessus pr\u00e9sentent tous une conductivit\u00e9 thermique extr\u00eamement \u00e9lev\u00e9e, ce qui a suscit\u00e9 un vif int\u00e9r\u00eat dans le domaine des exigences \u00e9lev\u00e9es en mati\u00e8re de dissipation thermique. Examinons maintenant quelques mat\u00e9riaux classiques \u00e0 base de carbone, conducteurs et dissipateurs de chaleur.<\/p>\n
Les mat\u00e9riaux \u00e0 base de carbone, gr\u00e2ce \u00e0 leur structure cristalline unique et \u00e0 leurs propri\u00e9t\u00e9s physiques et chimiques, pr\u00e9sentent des avantages irrempla\u00e7ables en mati\u00e8re de conductivit\u00e9 et de dissipation thermiques. Gr\u00e2ce aux progr\u00e8s des technologies de pr\u00e9paration et \u00e0 l’\u00e9largissement des applications, les mat\u00e9riaux \u00e0 base de carbone tels que le graph\u00e8ne et le diamant devraient propulser les solutions de dissipation thermique \u00e0 un niveau sup\u00e9rieur dans des secteurs tels que l’\u00e9lectronique et l’a\u00e9rospatiale.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Les mat\u00e9riaux en carbone, avec leur structure cristalline unique et leurs propri\u00e9t\u00e9s physiques et chimiques, ont d\u00e9montr\u00e9 des avantages irrempla\u00e7ables dans le domaine de la conductivit\u00e9 thermique et de la dissipation de la chaleur.<\/p>\n","protected":false},"author":7,"featured_media":135886,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[843],"tags":[],"class_list":["post-135904","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-nouvelles-de-lindustrie-fr"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.alpapowder.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/135904","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.alpapowder.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.alpapowder.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.alpapowder.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.alpapowder.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=135904"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.alpapowder.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/135904\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":135905,"href":"https:\/\/www.alpapowder.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/135904\/revisions\/135905"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.alpapowder.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/135886"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.alpapowder.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=135904"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.alpapowder.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=135904"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.alpapowder.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=135904"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}