Catégorie : Applications

La qualité et les performances de nos poudres sont largement reconnues dans diverses applications céramiques. Une thèse de doctorat complète intitulée  » Imprimabilité de pâtes céramiques par robocasting : Applications aux matériaux denses et multimatériaux » a été achevée par Mathilde Maillard en 2022.

L’objectif du projet était de développer des pièces céramiques mono et multi-matériaux (zircone et alumine) en consommant le moins possible de matériaux et d’énergie. Pour cette raison, la fabrication additive mais aussi le frittage par chauffage micro-ondes pour la consolidation et le post-séchage ont été choisis.

Cette recherche a ainsi permis de révéler les progrès significatifs du robocasting et de démontrer comment les poudres Baikowski® contribuent à la production de géométries complexes et de structures céramiques robustes.

Plus d’information sur les matériaux avancés pour impression 3D dans notre livre blanc dédié (uniquement en anglais)

Caractéristiques du robocasting

Le robocasting a été choisi parmi d’autres méthodes d’impression 3D pour sa capacité à produire des multi-matériaux à gradient. Cette technique fait appel à la fabrication additive par extrusion, ce qui permet de superposer avec précision des couches de matières et de créer des formes complexes et personnalisées.

Le projet visait à optimiser la composition et les paramètres de traitement des pâtes céramiques afin d’obtenir une qualité d’impression et des propriétés mécaniques supérieures.

Les poudres de Haute Pureté d’Alumine et de Zircone utilisées

Les poudres sont livrées sous forme atomisée sans liant et une petite taille de particules, ce qui permet la production d’encres homogènes avec des caractéristiques rhéologiques adaptées à l’extrusion.

Baikalox® Alumine Haute Pureté WA15

1. • Surface spécifique : 23,6 m²/g
   • Distribution de la taille des particules (après désagglomération) :
     • D10 = 0,07 µm
     • D50 = 0,09 µm
     • D90 = 0,12 µm

     Pureté : Très faibles niveaux d’impuretés, allant de 0,005 % à 0,084 %.

Baikalox® Zirconie Yttria 3 mol% BSZ3Y

1. 1. • Distribution de la taille des particules (après désagglomération) :
        • D10 = 0,09 µm
        • D50 = 0,15 µm
        • D90 = 0,28 µm

Avantages de nos poudres de haute pureté sur le procédé robocasting

Imprimabilité et propriétés rhéologiques : Les poudres ont démontré une excellente dispersion et stabilité dans les pâtes céramiques. Leurs propriétés rhéologiques ont été méticuleusement ajustées pour faciliter l’extrusion en continu pendant le processus de robocasting.
L’étude a montré qu’en optimisant la charge solide et la teneur en liant, les pâtes ont atteint la viscosité et la thixotropie souhaitées, permettant ainsi de réaliser des structures imprimées conformes.

Intégrité structurelle et propriétés mécaniques : La fabrication de pièces céramiques denses et mécaniquement robustes est l’un des résultats les plus importants de cette étude. Les structures céramiques ont présenté une résistance élevée à la compression et un retrait minimal lors du frittage.

Géométries complexes et finition de surface : La capacité à produire des géométries complexes avec des détails précis est un point critique dans la fabrication additive. L’étude a mis en évidence cette capacité des poudres Baikowski®.
Grâce à la distribution optimisée de la taille des particules et à la morphologie sphérique des poudres, la finition des pièces imprimées était particulièrement lisse et les différentes couches imprimées faiblement perceptibles.
Cette caractéristique est particulièrement intéressante pour les applications à faibles tolérances dimensionnelles et nécessitant une qualité de surface supérieure.

Les Applications possibles des Poudres Baikowski® en impression 3D

La qualité des céramiques obtenues dans ce projet par robocasting ouvre de nouvelles voies pour les produits de haute pureté Baikowski®, notamment lorsque la précision et la performance sont essentielles :

L’aérospatiale et la défense : Grâce leur résistance et stabilité thermique, les pièces céramiques fabriquées avec nos poudres peuvent résister à des conditions difficiles et conserver leur intégrité structurelle dans des environnements soumis à de fortes contraintes, y compris dans des applications structurelles critiques.

Les dispositifs biomédicaux : La biocompatibilité et les excellentes propriétés mécaniques des céramiques obtenues ouvrent de nouvelles voies dans le domaine biomédical. Il est possible de produire des implants et des ingénieries tissulaires sur mesure avec des géométries complexes par exemple. Un état de surface lisse et la haute précision sont particulièrement avantageux pour réduire l’usure et améliorer la longévité des implants.

L’électronique et l’énergie : Nos poudres permettent de fabriquer des pièces céramiques de formes et dimensions précises, dotées de propriétés isolantes et d’une grande stabilité thermique, qui sont cruciales pour les appareils électroniques et les systèmes de stockage d’énergie.

Cette étude souligne les avancées significatives en impression 3D par robocasting grâce à nos poudres. L’imprimabilité, l’intégrité structurelle et la capacité à créer des géométries complexes font de ces dernières une ressource précieuse pour diverses applications high-tech.

Alors que la fabrication additive continue d’évoluer, Baikowski® reste à l’avant-garde et continue à innover pour élargir les possibilités de fabrication des céramiques.

Pour en savoir plus, voir la thèse de doctorat dans son intégralité

 

ADB (Adaptive Driving Beam) est un système intelligent capable d’ajuster automatiquement la la lumière des phares en fonction des conditions de circulation, comme par exemple la présence de véhicules ou de piétons venant en sens inverse. En créant une zone non éblouissante autour des véhicules, l’ADB peut fournir au conducteur un éclairage optimal sur de longues distances sans éblouir les autres usagers de la route, améliorant ainsi la sécurité et le confort nocturnes.
Cette technologie repose sur un système qui recueillent des données, des commandes logicielles qui déclenchent une réponse appropriée et des optiques de phare innovants incorporant des convertisseurs à base de YAG pour exécuter la commande.

Rôle des luminophores convertisseurs de lumière dans les dispositifs à semi-conducteurs et la technologie ADB ?

La source lumineuse est un élément clé de l’ABD. Elle est généralement basée sur la technologie des LEDs (diodes électroluminescentes) et les changements de lumière sont principalement contrôlés par une conception matricielle LED.

Si les LED présentent des avantages en termes d’efficacité, de durée de vie, de faible consommation d’énergie et de rapidité de réponse par rapport aux lampes halogènes ou au xénon conventionnelles, le rendu de la couleur et la stabilité thermique représentent un défi. Dans le cas d’applications à haute puissance telles que l’ADB, la stabilité thermique et l’efficacité luminescente des luminophores aident à les surmonter.

En effet, les luminophores de conversion de lumière ont la capacité d’absorber la lumière d’une certaine longueur d’onde (généralement bleue ou proche de l’ultraviolet) et de réémettre une longueur d’onde différente (généralement jaune ou rouge). En combinant la lumière d’origine avec la lumière convertie, on obtient une lumière blanche avec la température de couleur et l’indice de rendu de couleurs souhaités. La température de couleur idéale pour les phares doit être proche de la lumière du soleil (environ 5000K-6000K) afin d’assurer une visibilité optimale pour les yeux humains.

L’un des luminophores de conversion de la lumière les plus utilisés pour les LED blanches est le YAG:Ce3+ (grenat d’yttrium et d’aluminium dopé aux ions de cérium) qui convertit efficacement la lumière bleue en lumière jaune, et produit ainsi une lumière blanche chaude. Cette luminosité au contraste élevé contribue à créer une image claire et nette sur la route.

La poudre submicronique YAG:Ce de Baikowski présente d’excellentes caractéristiques phasiques, de cristallinité et de pureté chimique, ainsi qu’une taille de particule et une distribution optimisées, qui lui permettent de produire des convertisseurs YAG aux performances exceptionnelles telles que :

• 🌟 un rendement élevé avec un minimum d’énergie perdue en termes de chaleur et de rendu lumineux à partir de la source d’entrée
• 🌟 Une réponse rapide et précise au signal d’entrée pour des ajustements précis.
• 🌟 Une stabilité exceptionnelle de la couleur et de la luminosité.Entièrement compatibles avec les diodes bleues nanostructurées et divers modèles de puces LED, nos nanoluminophores YAG permettent la miniaturisation des dispositifs.

En savoir plus sur les poudres YAG submichroniques

Des YAG customisés pour des convertisseurs offrant un éclairage ADB ultra performant

Le dopage permet d’améliorer les performances du YAG:Ce3+. Voici quelques exemples qui pourraient répondre à vos besoins en matière d’éclairage ADB :

• 🌟 Rendu des couleurs : Le dopage de YAG:Ce3+ avec des Tb3+ (ions terbium) permet d’obtenir un spectre d’émission plus large qui améliore l’indice de rendu des couleurs de la lumière blanche.
• 🌟 Propriétés émissives et stabilité : l’ajout d’ions gadolinium (Gd3+) en tant que codopant garantit une couleur et une luminosité constantes.
• 🌟 Efficacité quantique : Le codopage à l’europium peut augmenter l’efficacité quantique du luminophore YAG:Ce, améliorant ainsi le rendement lumineux.

N’hésitez pas à contacter nos équipes commerciales et R&D pour votre besoin sur mesure de YAG.

 

Technologie LED : une solution d’éclairage et d’affichage durable

Les diodes électroluminescentes (LEDs) ont révolutionné divers secteurs en offrant des solutions à haut rendement énergétique avec un impact sur l’environnement moindre que l’éclairage traditionnel et ceci pour un large éventail d’applications comme les écrans d’affichage, les phares ou tableaux de bord de voitures,  ou encore l’électronique.

Grâce à la conversion directe du courant électrique en lumière (rayonnement optique) à l’intérieur du  semi-conducteur, les LEDs atteignent ce niveau d’efficacité remarquable. Toutefois, une part importante de l’énergie électrique est également transformée en chaleur au cours du processus.

Le rôle de l’alumine de Haute Pureté, du YAG et des nanomatériaux dans la technologie LED

L’alumine de haute pureté  joue un rôle essentiel dans la production du substrat, qui sert de base à la puce LED, en influant sur ses performances globales, sa gestion thermique et son efficacité. Grâce à sa capacité exceptionnelle à résister aux températures élevées, à conduire efficacement la chaleur et à isoler la conductivité électrique, les lampes LEDs peuvent fonctionner au maximum de leur potentiel.

En tant que composant dissipateur de chaleur très efficace, l’alumine de haute pureté (HPA) contribue à la durabilité des LEDs. En effet, en les maintenant à des températures optimales, elles maximisent leurs performances et prolongent leur durée de vie opérationnelle, d’environ 30 000 heures, ce qui équivaut à 6 heures d’éclairage quotidien pendant 12 ans.

L’alumine de haute pureté a également un impact sur les performances optiques des lampes LED, en particulier dans les applications exigeant une pureté et une précision de couleur. Sa structure cristalline uniforme améliore la diffraction de la lumière et la cohérence des couleurs dans certaines applications comme les écrans d’affichage et les éclairages spécialisés.

Baikowski® fabrique également des luminophores, utilisés entre autres pour générer un spectre de couleurs plus large, comme notre YAG submicronique qui offre une lumière blanche d’apparence naturelle. Il est par exemple utilisé dans les LED blanches et les panneaux d’affichage plasma, ainsi que dans les phares adaptatifs afin de produire  différentes couleurs et intensités de lumière en fonction de la situation de conduite et de l’environnement.

💡 Avec une technologie en constante évolution, les solutions d’oxydes sur-mesure de Baikowski® et les nanomatériaux innovants de Mathym®, qui offrent une cristallinité élevée et une surface spécifique contrôlée, auront aussi un rôle à jouer dans le progrès des applications optiques émergentes telles que les écrans mini-LED et micro-LED.💡

L’intégration des performances supérieures des nanoparticules telles que zilight® de Mathym® dans des structures ou des coatings à l’échelle nanométrique par exemple, permettent non seulement la miniaturisation des dispositifs optiques, mais facilite également l’intégration avec d’autres technologies, ouvrant ainsi la voie au développement de solutions d’éclairage LED compactes et multifonctionnelles.

🌟 Qu’il s’agisse d’éclairage LED ou d’écrans d’affichage de pointe, le groupe Baikowski® est là pour répondre à vos besoins spécifiques.

Voir les produits liés à l’optique et à la photonique

💡Découvrez les solutions avancées pour impression 3D qui améliorent la précision et la personnalisation des pièces céramiques 💡

Plongez dans l’avenir de la fabrication additive grâce à notre livre blanc détaillé (uniquement en Anglais) sur l’impression 3D céramique pour en savoir plus sur le rôle crucial que les poudres et suspensions d’alumine de haute pureté, zircone, ZTA et spinelle jouent dans l’avancement de cette technologie, en permettant notamment une meilleure compatibilité avec les différents processus d’impression (méthode par fusion ou non de poudre).

Avant de découvrir nos poudres et suspensions conçues pour accroitre la précision et la personnalisation de vos pièces en céramique, vous aurez pu lire les dernières informations sur les principes de l’impression 3D céramique, les applications, les principales technologies, ainsi que les avantages et les limites actuels.

Visualisez  des pièces fabriquées en stéréolithographie à l’aide de nos poudres et suspensions sur-mesure. Aujourd’hui, l’alumine de haute pureté repousse les limites, permettant de créer des céramiques aux détails complexes, d’une densité et d’une résistance élevées dans des industries variées tels que le secteur industriel, de l’énergie, de l’électronique etc…

Enfin, vous trouverez des publications scientifiques mettant en avant les applications innovantes de nos produits.

 

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💡 Découvrez comment les solutions d’alumine de haute pureté (HPA) peuvent contribuer à surmonter les limitations des batteries ? 💡

Alors que la demande de solutions de stockage d’énergie efficaces et durables continue de croître, il devient primordial d’améliorer la technologie des batteries. Ce livre blanc aborde les différents types de batterie et leur fonctionnement, y compris les batteries à l’état solide, considérées comme la prochaine génération de batteries automobiles, et leurs applications dans divers secteurs.

Nous verrons comment l’alumine de haute pureté (HPA) peut aider à surmonter les limitations technologiques inhérentes aux systèmes des batteries. Du renforcement de la sécurité à l’amélioration de l’intégrité structurelle, elle offre en effet une série d’avantages qui permettent des avancées technologiques.

Enfin, nous nous concentrerons sur la manière dont notre équipe R&D est à même de concevoir des solutions sur mesure afin de répondre à vos besoins spécifiques en matière de batteries. Que vous soyez à la recherche de solutions à base d’alumine 4N ou de nano-zircone, téléchargez ce livre blanc pour en savoir plus sur les solutions avancées de Baikowski pour batteries (uniquement en Anglais).

 

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Les composites à matrice céramique font l’objet d’une attention particulière depuis plusieurs années en raison de leurs propriétés remarquables et de leurs débouchés multiples. En effet, ils sont utilisés dans de nombreux secteurs comme dans des composants automobiles ou de l’aérospatiale, des dispositifs biomédicaux, ou encore des isolateurs électriques.

Notre livre blanc aborde les différents types de composites et en particulier les CMC Ox/Ox, dont la légèreté, la grande solidité, la résistance à la corrosion et la stabilité thermique ont constitué une avancée notable en matière de réduction de la consommation énergétique et de performance des matériaux.

💡Mais qu’est ce qu’une matrice performante
& comment formuler une suspension pour CMC Ox/Ox de bonne qualité ?

La demande croissante de CMC aux propriétés optimisées mobilise grandement nos équipes R&D. Nous vous proposons de découvrir ci-dessous nos poudres d’alumine et de mullite (<1μm) qui offrent une très bonne processabilité et de hautes performances.

De plus, nous pouvons concevoir des solutions customisées qui répondent à vos besoins et exigences spécifiques tels que :

• Dopage et composition chimique :  optimisation du frittage, ajout éventuel de particules de nanozircone pour une meilleure réfractarité.
• Nos poudres peuvent être livrées sous de multiples formes : poudres atomisées sans liant pour une dispersion facile, suspensions (charge solide typique ≈ 50wt%), ou encore fonctionnalisation des poudres pour une dispersion facilité dans des solvants non aqueux.
  Ces matériaux peuvent également être utilisés (en particulier sous forme de poudres atomisées) dans le procédé de projection thermique pour servir d’isolant thermique (thermal barrier coatings).

Découvrez dès maintenant notre offre et nos possibilités de customisation en téléchargeant notre livre blanc

 

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💡Découvrez nos spinelles et luminophores  pour un haute efficacité quantique de vos systèmes de détection.💡

Explorez nos solutions faciles d’emploi, ainsi que nos axes de développement prometteurs, pour vos détecteurs inorganiques.

Après un rappel du principe de détection et de ses principales applications haut de gamme, vous trouverez les conditions nécessaires à un rendement quantique élevé de vos systèmes de détection, y compris les plus compactes.

Pour en savoir plus sur notre offre standard facile d’emploi & notre approche sur-mesure en téléchargeant notre livre blanc.

 

Retrouvez l’enregistrement de la présentation qui s’est tenue lors des Journées de la Formulation 2022 de la Société Chimique de France. L’adaptation de la formulation des charges minérales afin de préserver, valoriser et recycler les ressources était au centre des sujets abordés cette année là. Dans le cadre des conférences sur la thématique ‘formulation et cyle de vie’, notre chef de projet R&D Livia Marra  a présenté :

La suspension d’alumine comme variable d’ajustement pour les composites ox-ox

Les CMCs (composites à matrice céramique) sont essentiellement utilisés dans les secteurs de l’industrie spatiale et de l’aéronautique militaire. Ceux-ci sont résistants à la température, notamment par rapport au PMC plus classiques et chimiquement très stables. L’utilisation de CMC permet d’envisager l’allègement des structures et permet l’augmentation des températures limites d’utilisations; améliorant ainsi les performances tout en diminuant la consommation énergétique.

Le composite Ox-Ox est constitué d’un tissu composé de fibres de diamètre moyen 10μm dont la composition peut-être en silice, en alumine, ou en mullite et d’une matrice céramique en alumine, mullite ou autres compositions céramiques réfractaires.

La matrice représente généralement 50% du volume du composite. Les paramètres clés pour constituer une matrice de qualité sont :
• Des grains très fins (<1 μm)
• Une température de densification la plus faible possible
• Une porosité contrôlée pour une avoir de bonnes performances mécaniques

Pour répondre aux besoins de cette application Baikowski développe des poudres et des suspensions.
L’intérêt d’utiliser une suspension est d’avoir un produit prêt à l’emploi et optimisé pour son utilisation.
La composition des suspensions peut être ajustée avec différents oxydes tels que des alumines de haute pureté, des spinelles, du grenats (YAG), de la mullite ou bien encore de la zircone. La qualité des suspensions développées est aussi adaptée en fonction des besoins et des applications des clients en ajustant notamment la taille des particules, le taux de charge, le pH.
Une présentation de quelques suspensions et des applications qui en découlent permet de mettre en avant des exemples concrets.

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A quoi sert une nanocharge céramique ?

Les nanocharges céramiques sont des nanoparticules minérales intégrées dans une matrice aux matériaux divers (polymères, résines, métaux…). Les nanocharges dites « classiques » servent à baisser le coût d’un matériau en remplaçant une matière à valeur élevée, mais pas seulement. En effet, les nanocharges céramiques présentent l’avantage considérable de renforcer les propriétés physiques de la matrice, et notamment ses propriétés mécaniques, optiques et thermiques.

Par ailleurs, il existe un nouveau type de nanocharges, conçu pour des produits à haute performance. Ce sont les dispersions de nanoparticules non-agglomérées.

Propriétés des nanocharges céramiques innovantes

Les nanoparticules non-agglomérées dispersées dans différents milieux apportent des propriétés critiques :

• Un taux de charge élevé
• Une haute transmittance
• Une faible viscosité.

Mathym® et Baikowski® produisent différentes nanoparticules céramiques, qui peuvent être utilisées en tant que nanocharges. Voici quelques exemples parmi lesquels les nano-dispersions d’alumine de haute pureté (Al2O3), de cérine (CeO2) et de zircone (ZrO2), le produit zilight® de chez Mathym :

Les nanoparticules sont non-agglomérées et fournies sous forme de suspensions. On les retrouve souvent sous le nom de nano-dispersions. Bien dispersées, ces nanoparticules utilisées en tant que charges permettent de résoudre des paradoxes :

• Radio-opacité / Haute transmittance, notamment pour le produit YbF3 de Mathym, alias filyxio®.
• Basse température de frittage / Haute densité de la céramique
• Haut indice de réfraction / Faible diffusion de la lumière

Ainsi, ces propriétés trouvent leurs applications dans les secteurs du médical, des céramiques techniques, de l’électronique, de l’optronique…

Vous souhaitez plus d’informations sur nos nano-charges céramiques innovantes ?

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