Le graphite pyrolytique est une forme particulière du graphite, lui-même l'une des formes de l'élément carbone. Le carbone existe sous différents états solides selon la disposition moléculaire de ses atomes : un arrangement cubique donne le diamant, tandis que le graphite constitue la forme la plus stable du carbone. On le trouve sous forme d'un minéral noir déposé dans les formations rocheuses, et son usage le plus connu reste la mine des crayons.
Le graphite pyrolytique, quant à lui, est fabriqué en très petites quantités dans des conditions de laboratoire spécialisées, ce qui le rend coûteux. Bien qu'il possède d'excellentes propriétés de conductivité thermique, il ne convient donc pas à une utilisation comme isolant pour les habitations.
La formation du graphite pyrolytique
Le graphite pyrolytique est produit par dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Des gaz hydrocarbonés, tels que le benzène liquide ou le méthane, sont chauffés en présence d'un mandrin résistant à la chaleur, généralement fabriqué en graphite commercial ou fritté. Les molécules de gaz sont décomposées par la surface chaude du mandrin : c'est ce qu'on appelle la pyrolyse. Les molécules de carbone issues du gaz pyrolysé se déposent ensuite sous forme d'un film mince sur le mandrin, parfois en plusieurs couches superposées. Selon l'usage prévu, le graphite pyrolytique peut être conservé comme revêtement sur le mandrin ou retiré pour subir un traitement supplémentaire.
Conductivité thermique
Les feuilles de graphite pyrolytique servent de dissipateurs thermiques en électronique grâce à leur conductivité thermique élevée : elle est deux fois supérieure à celle du cuivre et trois fois supérieure à celle de l'aluminium. Ces feuilles peuvent être pliées ou découpées pour s'adapter aux espaces réduits. On les retrouve dans les ordinateurs personnels, téléphones mobiles, lecteurs DVD, appareils photo numériques et dispositifs de communication optique, où elles évacuent la chaleur là où elle est générée.
C'est précisément cette conductivité thermique qui a attiré l'attention sur ce matériau dans les années 1950, lors du développement des missiles balistiques intercontinentaux, comme candidat au rôle de bouclier thermique. Le graphite pyrolytique est également utilisé pour les freins résistants aux températures élevées et les disques d'embrayage des avions, ainsi que comme blindage et gainage dans les fusées.
Propriétés antimagnétiques
Le graphite pyrolytique présente une propriété antimagnétique remarquable : il s'agit d'un matériau diamagnétique, capable de repousser les champs magnétiques. Une fine feuille de graphite pyrolytique peut ainsi être suspendue à quelques millimètres au-dessus d'un ensemble de quatre aimants en néodyme. La feuille semble alors flotter ou léviter, sans aucune source d'énergie, et peut demeurer dans cette position indéfiniment — bien qu'elle change d'orientation en cas de perturbations extérieures. Cette technologie est aujourd'hui intégrée dans des capteurs conçus pour détecter l'inclinaison ou les vibrations.
Autres utilisations
Un revêtement de graphite pyrolytique rend les objets inertes face aux autres molécules. Il sert ainsi à recouvrir les particules de fission nucléaire dans les réacteurs nucléaires, ainsi que les tubes de guidage des barres de combustible. En médecine, ce revêtement est appliqué sur les implants, comme les prothèses articulaires et autres dispositifs prothétiques, ainsi que sur les dispositifs implantables tels que les valves cardiaques. Les implants dentaires bénéficient également de revêtements en graphite pyrolytique.
Source : https://jardin.98905.com/home-repair-maintenance/home-maintenance/1007073752.html