Elaboration et caractérisation d'objets massifs nanocomposites base carbure de silicium comme absorbeurs solaires

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Physique,

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Absorbeur Solaire, Polymères Précéramiques, (nano)composite TiC/SiC

Mots-clés

Énergie -- Conversion directe,

Centrales solaires,

Carbure de silicium - Propriétés mécaniques

Pour améliorer l'efficacité de la conversion solaire en électricité, les Centrales solaires thermodynamiques (CSP) doivent relever le défi industriel de fonctionner à des températures élevées (jusqu’à 1000 °C). Les recherches et développements au cours des dernières années ont donc mis l'accent sur les matériaux qui composent l'absorbeur solaire, ou récepteur, dont le rôle est clé dans la performance globale du système CSP. Le carbure de silicium (SiC) présente une inertie chimique, une résistance à l'oxydation à haute température et une robustesse compatibles qui font de cette céramique la référence des matériaux récepteurs dans les CSP. Dans le cadre de cette thèse, il est développé différentes compositions de matériaux composites à matrice en SiC, issues de toute la chimie des polymères précéramiques. L’incorporation chimique, dans ces polymères, d’éléments précurseurs d’une seconde phase carbonitrure de titane permet d’améliorer la sélectivité optique du matériau final. Les précurseurs des systèmes TiCxN(1-x)/Si(B)C et TiCxN(1-x)/SiC(N) (avec 0<1) ont principalement été étudiés par RMN solide et spectroscopie infrarouge. La céramisation de ces polymères a été suivie par ATG/MS. Et enfin, les phases céramiques obtenues ont été principalement caractérisées par DRX, Raman, MEB-EDX et TEM. L’élaboration en pièces denses de matériaux dans ces mêmes systèmes a également été développée dans ce travail de thèse par un procède de compactage à chaud des polymères ou par des techniques de frittage flash sous charge des poudres amorphes. Des mesures de réflectance et de propriétés mécaniques ont ainsi pu être effectuées.