Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Michel COULON : Directeur de la Recherche et de la Technologie
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Conrad REYNVAAN : Directeur Technique du Département Applications Électriques
-
Jacques MAIRE : Directeur Scientifique en retraite
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Lire l’articleINTRODUCTION
Directeurs à la société Le Carbone-Lorraine
L’élément carbone, du fait de ses propriétés, est le constituant essentiel ou unique de toute une série de matériaux aux applications diverses.
Cet article [D 2 660] est consacré, exclusivement, aux applications en électrotechnique, qui ne représentent qu’une partie de son utilisation. Après avoir rappelé les propriétés générales des carbones et des graphites 1, décrit certains procédés de fabrication traditionnels et les nouveaux produits, nous abordons les applications avec passage de courant électrique :
-
électrodes (§ 2.1 et 2.3), en particulier dans les piles électriques, pour lesquelles on utilise l’inertie chimique du carbone ;
-
charbons d’arc électrique 2.2 où l’on fait appel à la réfractarité et à la faible résistivité du graphite ;
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effet Joule 2.4 où l’on joue sur un assez large domaine de résistivité des matériaux carbonés ;
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contacts électriques, fixes ou glissants 3, dans lesquels, outre la réfractarité, c’est l’insoudabilité du carbone qui le rend indispensable, en particulier dans les balais pour moteurs électriques, principales applications en électrotechnique.
Pour plus de détails concernant les généralités et les autres applications du carbone, on pourra consulter les ouvrages et revues cités en [Doc. D 2 660], aux références [1] à [8], ainsi que les abstracts des congrès Carbone qui ont lieu tous les ans dans le monde (États-Unis, Europe et Japon). Concernant les contacts électriques et les balais, on consultera les comptes rendus des conférences internationales et des « Holm conférences ».
L’avenir réserve encore de beaux jours au carbone et à ses composés d’intercalation, en particulier en ce qui concerne les molécules de carbone sphériques récemment découvertes : les fullerènes, dont les propriétés sont encore assez mal connues (supraconductivité, lubrification, stockage de l’énergie).
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Présentation
Électrodes, charbons d’arc et résistances1. Généralités
1.1 Définition
Le carbone est connu aujourd’hui sous trois formes essentielles :
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le diamant, le plus dur de tous les corps, ayant une structure tridimensionnelle cubique (d = 0,351 nm) ; il est transparent, isolant électrique, excellent conducteur thermique ; il est utilisé essentiellement dans les outils de coupe et comme filière ;
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les fullerènes, famille de molécules sphériques comprenant 60 à 70 atomes de carbone formant un réseau mixte d’hexagones et de pentagones comme dans un ballon de football ; ces molécules viennent d’être découvertes et on en connaît à peine les propriétés fondamentales ;
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les variétés noires, constituées essentiellement par une association de couches de carbone ; chaque couche est un réseau hexagonal bidimensionnel d’atomes de carbone dont 3 valences sont saturées (électrons σ ) et une valence laissée libre fait partie du nuage électronique délocalisé formé par toutes les valences libres de tous les atomes de la couche (électrons π ) ; c’est dans cette famille que se trouve le graphite qui est la seule forme allotropique thermodynamiquement stable dans les conditions les plus usuelles.
Nous ne nous intéresserons, dans cet article [D 2 600] qu’à ces variétés noires.
HAUT DE PAGE1.2 Structure
Dans toutes les variétés noires, les couches de carbone sont empilées par paquets de couches parallèles désorientées les unes par rapport aux autres (turbostatiques) dans les matériaux nommés carbone et assemblées suivant un réseau tridimensionnel dans le graphite naturel hexagonal (figure 1), les atomes de carbone d’une couche se projetant par moitié sur ceux des couches supérieure ou inférieure (translation AB, AB).
Les distances interatomiques dans une couche (0,142 nm) et réticulaires entre couches (0,335 nm) montrent l’importance de l’anisotropie de structure, elle‐même responsable de l’anisotropie des propriétés 1.3.
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La...
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Généralités
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Les carbones - . Groupe Français d’Étude des Carbones. Masson & Cie (1965).
-
(2) - WALKER (Ph.L.), THROWER (P.A.) - Chemistry and physics of carbon. - 23 tomes déjà publiés. Marcel Dekker (1965).
-
(3) - * - CARBON. Pergamon Press. Revue internationale publiée depuis (1963).
-
(4) - * - Proceedings of the Carbon Conferences 1953-1955 Buffalo (USA). Abstracts Pergamon Press par les différentes universités américaines (1957-1993).
-
(5) - * - Abstracts of the other European conferences : G.B (London) 1957-1965-1970-1974-1978-1980-1986-1992 publiés par Society of Chemical Industry ; RFA 1972-1976-1982-1988 publiés par Deutsche Keramische Gesellschaft ; F 1960-1968-1976-1984-1990. Groupe Français d’Étude des Carbones édités par le Journal de Chimie-Physique.
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(6) - * - Japon...
ANNEXES
1 Dans les Techniques de l’Ingénieur
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Traité Matériaux non métalliques
TI 1. DUMAS (D.), PARISOT (C.) et BUSCAILHON (A.) - Carbones et graphites - . A 7 400. 11.1984. (supprimé en mai 1996).
Traité Génie mécanique
TI 2. CORNUAULT (P.) - Modérateurs en graphite - . B 3 680. 1981. (supprimé en mai 1996).
TI 3. CUNTZ (J.-M.), PELLEREAU (H.) et CORDIER (F.) - Usinage chimique - . B 7 260. 1994.
TI 4. KREMER (D.) - Usinages par électroérosion - . BM 7 251. 2000.
TI 5. CAZES (R.) - Soudage par résistance - . B 7 720. 1993.
Traité Génie électrique
TI 6. BRENET (J.) - Piles électriques - . D 3 900. 1987. (supprimé en février 2002).
TI 7. STEVENS (P.), LAMY (C.), CASSIR (M.), NOVEL-CATTIN (F.) et HAMMOU (A.) - Piles à combustible - . D 3 340. 2000.
TI 8. FÉCHANT (L.) - Appareillage électrique à basse tension - . D 4 860 à D 4 868. 1984 à 1986.
TI 9. VACQUIÉ (S.) - Arc électrique - . D 2 870. 1995.
TI 10. BERNOT (F.) - Moteurs à courant continu. Constitution et fonctionnement - . D 3 555. 1999.
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