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La recherche dans le domaine de la céramique

Dossier - Promenade en Limousin
DossierClassé sous :géographie , tourbière , milieux humides

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Le Limousin est une vieille province. César, déjà, dans « la guerre des Gaules » parle de ce territoire. Trois départements la compose : la Corrèze, la Creuse, et la Haute-Vienne. Au travers de ce dossier, nous ne verrons qu'une partie de leur richesse.

  
DossiersPromenade en Limousin
 

L'utilisation des céramiques techniques dans un grand nombre de domaines d'applications se justifie par la diversité des propriétés offertes par les matériaux utilisés pour la conception de pièces. Quelques exemples de matériaux céramiques techniques : l'alumine : Al203.

Cristal de corindon. © Parent Géry, Wikimedia commons, CC by-sa 3.0

A - Les nouvelles technologies : matériaux

Dans l'industrie on utilise surtout du rubis de synthèse. Lire à ce sujet sur notre site le dossier "Croissance des mineaux".

- le nitrure de silicium : Si3N4
- le zircon : Zr02 


Zircon © webmineral

- le nitrure d'aluminium : AlN
- l'oxyde de magnésium : MgO 
- le nitrure de bore : BN 
- le carbure de silicium : SiC 
- les pérovskites 


Sodalite Perovskite © webmineral

Le choix du matériau dépend des propriétés thermiques, mécaniques et électriques qu'il apporte à la pièce. Il existe d'autres matériaux pour des contraintes moins sévères : 
- Mullite
- Cordiérite
- Stéatite
Et d'autres encore, en plus de ceux déjà cités, dans le biomédical qui utilise les céramiques en chirurgie réparatrice et dans le milieu dentaire pour leur biocompatibilité, leur résistance à l'usure et à la corrosion :
- l'hydroxyapatite
- le phosphate tricalcique

B - Les nouvelles technologies : cinq exemples.

--- BAT GRAPHICS, 1995, fabrique des rouleaux d'impression revêtus en céramique et gravés au laser, qui intéressent les imprimeurs, papetiers, cartonniers. Les rouleaux sont recouverts d'une couche de céramique projetée à très haute température sur laquelle les alvéoles, destinées à recevoir l'encre, sont gravées par laser.
L'association de ces deux technologies apporte de nombreux avantages aux utilisateurs : la céramique multiplie la durée de vie des rouleaux par 5 - ce qui permet de diminuer par 2 le coût de fonctionnement de la machine même si ces produits sont plus chers que les rouleaux classiques - et la gravure au laser est d'une finesse nettement supérieure - cette précision permet une qualité d'impression et des économies d'encre.
--- CERLASE, 1998, a basé son développement autour d'une technologie brevetée (PCT) le frittage laser. Ce procédé de marquage par laser de verre, céramique et métaux, permet d'obtenir une traçabilité ou des logos inaltérables.
--- SOFRANCE : traitement des eaux et effluents industriels, développe un savoir-faire unique dans le métier de la filtration appliqués à l'air, l'eau, le carburant, l'huile. Ces filtres sont utilisés dans de nombreux secteurs : l'aéronautique, le spatial, l'industrie, la défense.


Porosite

Les membranes minérales de troisième génération en alumine ou en oxyde de zirconium sur support carbone possèdent une bonne résistance physico-chimique. Elles ont une grande stabilité dans des conditions sévères de fonctionnement. Ces membranes céramiques qui fonctionnent en mode de filtration tangentielle font l'objet de développement et d'optimisation afin d'élargir leur champ d'applications.

--- COVIMAG, procédés de métallisation et de brasage entrant dans la fabrication de composants actifs de l'électronique de puissance haute fréquence et hyperfréquence. Des procédés de brasage de matériaux permettant l'assemblage métal et composite à matrice céramique autorisent des jonctions étanches au vide pouvant fonctionner à très haute température.
--- LEGRAND est spécialisée dans la réalisation des corps de cartouches fusibles en cordiérite. La céramique dans l'appareillage électrique tient une place importante pour ses propriétés d'isolation. La céramique est utilisée en tant qu'isolateur, supports de connexion, supports de bobinages et de résistances dans tous les cas où il y a contraintes thermiques.


Four CERIC THERMIC installé chez la société IPA © Drire, Limousin

C - Des implants crâniens en céramique

(Article de Aude Olivier paru dans le Journal du CNRS no 207 avril 2007- abrégé)
Au CHU de Limoges des chirurgiens opèrent désormais avec de nouveaux implants crâniens en céramique poreuse, de composition proche de l'os. Alternative aux greffes osseuses, cette technique innovante de reconstruction faciale (mâchoire, crâne et face sont concernés) est devenue réalité grâce aux travaux de Thierry Chartier qui a adapté, à la fabrication de pièces céramiques aux formes complexes, une méthode bien connue dans l'industrie, la stéréolithographie. Dans cette technique, des automates reproduisent avec une très haute définition des formes tridimensionnelles à partir de fichiers de CAO. Le défi consistait à réaliser des pièces uniques (moule, trop cher). En se basant sur un procédé de plasturgie, Thierry Chartier réalise alors quelques échantillons centimétriques : il durcit, grâce à un laser, un mélange de poudre céramique et de résine, puis le place à haute température.

Ces travaux intéressent Christophe Chaput, directeur du Centre de transfert de technologies céramiques (CTTC) de Limoges. La technique est alors exploitée avec des biocéramiques en phosphate de calcium, qui ont l'avantage d'être bien acceptées par l'organisme. Et après trois années d'études, dans le cadre d'un contrat européen, ils obtiennent les agréments pour tester des implants sur l'homme. À présent, une pièce stérile de plusieurs centimètres est fabriquée en seulement trois jours après que le scanner a été réalisé sur le patient !

Autre exploitation de cette technique, étrangère cette fois au domaine médical : depuis un an, Thierry Chartier collabore avec d'autres laboratoires pour réaliser, avec une précision de dix micromètres, des dispositifs hyperfréquences pour la téléphonie ou les satellites. Thierry Chartier, Laboratoire « Science des procédés céramiques et de traitements de surface », Limoges.


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Domaines application céramique technique

Pour en savoir plus sur les céramiques technologiques et la recherche dans ce domaine d’avenir.

http://www.ceramic-center.com
http://www.cerameurop.com/ceramiques.htm
http://www.verceram.univ-rennes1.fr/umr6512.htm