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WO2011073556A1 - Polymetallosilazane for preparing nanocomposites having decorative properties, which can be provided in the form of solid objects - Google Patents

Polymetallosilazane for preparing nanocomposites having decorative properties, which can be provided in the form of solid objects Download PDF

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Publication number
WO2011073556A1
WO2011073556A1 PCT/FR2010/052688 FR2010052688W WO2011073556A1 WO 2011073556 A1 WO2011073556 A1 WO 2011073556A1 FR 2010052688 W FR2010052688 W FR 2010052688W WO 2011073556 A1 WO2011073556 A1 WO 2011073556A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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polymetallosilazane
transition metal
nitride
group
modified
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2010/052688
Other languages
French (fr)
Inventor
Samuel Bernard
Mirna Bechelany
Junping Li
Philippe Miele
David Cornu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Claude Bernard Lyon 1
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Claude Bernard Lyon 1
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite Claude Bernard Lyon 1 filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority to EP10801665A priority Critical patent/EP2513122A1/en
Publication of WO2011073556A1 publication Critical patent/WO2011073556A1/en
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    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9646Optical properties
    • C04B2235/9661Colour

Definitions

  • the present invention relates to the field of nanocomposites. More specifically, the present invention relates to a novel precursor of the modified polymetallosilazane type, making it possible to obtain the preparation of nanocomposites with decorative properties, which can be in the form of solid objects. The invention also relates to a process for preparing a nanocomposite material from such a modified polymetallosilazane and the nanocomposite materials in the form of massive objects obtained.
  • a nanocomposite can be defined as an assembly of two materials: a filler or reinforcement of which at least one of the dimensional parameters is of the order of one nanometer (typically 1 to 100 nm), and a matrix in which these nano-reinforcements are distributed.
  • a filler or reinforcement of which at least one of the dimensional parameters is of the order of one nanometer (typically 1 to 100 nm)
  • a matrix in which these nano-reinforcements are distributed.
  • Nanocomposite coatings are much harder and more wear-resistant than conventional coatings.
  • coatings combining, for example, titanium nitride (TiN) and silicon nitride (S13N4) phases, ie, Si-Ti-N nanocomposites, have better resistance to high temperatures which easily reach 800 ° C. during turning, milling or drilling.
  • TiN titanium nitride
  • S13N4 silicon nitride
  • these coatings are oxidized twenty times more slowly than the usual coatings and that while having a hardness as high as that of sapphire.
  • nanocomposite coatings of Si-Ti-N type with extremely high hardness (40-100 GPa measured by nano-indentation) have been prepared for machining and intensive machinery .
  • nanocomposites are also characterized by their excellent performance as a diffusion barrier.
  • they are, for example, known to prevent the inter-diffusion of copper and its reaction with the silicon substrate in integrated circuits (X.-Z. Liu, et al. Am.Chem.Soc. 123, 2001, 8011).
  • these Si-Ti-N coatings tend to gradually replace the metal nitrides such as titanium nitride (TiN).
  • nanocomposite a multifunctional character
  • Si-Ti-N are highly desirable materials for a large number of applications, because of their remarkable properties such as:
  • the inventors have turned to a completely different route that uses a chemical method, using preceramic polymers. Such a route has been used by J. Loffellholz, et al. in Z Anorg. Allg, Chem., 626, 2000, 963, but to lead to materials very different from those obtained in the context of the invention.
  • This publication describes obtaining nanocomposites Si-MN.
  • the authors implement a non-oxide sol-gel process by co-ammonolysis of molecular precursors of alkylamides type of silicon (Si), titanium (Ti), boron (B) and / or tantalum (Ta) to prepare polymetallosilazanes.
  • Riedel et al. (Appl. Organomet Chem., 15, 2001, 879 and Mater. Chem. Phys., 81, 2003, 195) also describe the preparation of a crystalline material containing TiC x Ni -x silicon by polymeric titanium carbodiimide pyrolysis .
  • the material obtained is composed of a ternary nanocrystalline titanium carbonitride phase immersed in an amorphous ternary silicon carbonitride phase.
  • polymetallosilazane is used extensively in the literature and refers to a wide variety of polymers containing the elements Si, M, C, H, N and optionally O.
  • Ziegler et al. Adv. Mater., 7, 1995, 380 uses polytitanosilazanes to prepare amorphous materials of composition Si, Ti, C and N. These polymetallosilazanes prepared by reaction between polysilazanes and titanium dimethylamide Ti [N (CH 3) 2 ] can be employed to develop amorphous coatings of materials as described in US Patent 6,544,657. Zirconium coatings are also prepared. Moreover, the materials are obtained around the Si-MCN quaternary system.
  • polymetallosilazanes are also used to prepare particular shapes of ceramics such as discs or coatings.
  • These polymetallosilazanes such as polytitanosilazanes and polyzirconosilazanes are obtained by reaction of polysilazanes with metal alkoxides and are used to obtain amorphous ceramics and in no way nanocomposites.
  • one of the objectives of the present invention is to provide new polymetallosilazanes which offer a possibility of direct or indirect shaping on the nanocomposites obtained from these polymers.
  • Another object of the present invention is to provide novel polymetallosilazanes which can lead to nanocomposites having decorative properties.
  • the inventors have chosen to develop new polymetallosilazanes which can lead to nanocomposites comprising a nanocrystalline metal nitride binary phase and an amorphous or crystalline matrix of silicon nitride.
  • Such a structure with respect to the material of the prior art which comprises a ternary nanocrystalline phase and / or a ternary matrix, makes it possible to control the color of the materials obtained, and thus obtain materials which have decorative properties, depending on the choice metal nanocrystals of metal nitride.
  • one of the objectives of the present invention is to provide novel polymetallosilazanes which, depending on their composition, make it possible to modulate and control the color of the nanocomposites that can be obtained from these polymetallosilazanes.
  • Another objective of the present invention is to provide novel polymetallosilazanes which make it possible to lead to nanocomposites which have satisfactory mechanical properties, and in particular improved with respect to the materials of the prior art which comprise amorphous nanoparticles of ternary form.
  • Another object of the present invention is to provide novel polymetallosilazanes which make it possible to lead to nanocomposites in the form of solid objects.
  • solid object means a self-supporting object of at least one millimeter in thickness and, preferably, of simple geometry such as a cylinder or a parallelepiped.
  • Another object of the present invention is to provide novel polymetallosilazanes which will be able to combine low temperature thermoplastic behavior and high ceramic yield to make nanocomposite solid objects.
  • the inventors propose to use new polymetallosilazanes.
  • the present invention relates to modified polymetallosilazanes, characterized in that they are capable of being obtained according to a process comprising the following successive steps: a) reacting a polysilazane with a molecular entity comprising at least one transition metal and at least one carbon group, to obtain a polymetallosilazane type polymer and
  • step b) may be followed by hot shaping of the modified polymetallosilazane obtained making it possible to obtain a densified form of the polymer by plastic deformation.
  • the inventors have planned to add to the second method previously described used in the prior art for the synthesis of polymetallosilazanes, a second ammonolysis step so that the synthesized polymetallosilazanes can combine plastic behavior and high ceramic yield, to allow, in particular, the preparation of massive objects.
  • the post-polymerization ammonolysis step leading to the modified polymetallosilazanes in accordance with the invention makes it possible to optimize the compactability of the polymer obtained, as well as the ceramic yield obtained with this polymer. Moreover, it gives the polysilazane polymer obtained a good morphological behavior, once the latter is shaped during its transformation into nanocomposites.
  • the subject of the invention is also nanocomposite materials in the form of a solid object comprising a matrix composed of an amorphous or crystalline binary form of silicon nitride, in which nanocrystals of at least one metal nitride of nanoparticles are distributed. transition of binary form.
  • the invention also relates to a process for preparing a nanocomposite comprising a matrix composed of an amorphous or crystalline silicon nitride binary form, in which nanocrystals of a nitride of silicon metal are distributed.
  • binary structure transition in the form of particles, continuous micrometric fibers, nanofibers or nanotubes, a coating, a composite infiltration of a fibrous preform or in the form of a solid object characterized in that it implements a pyrolysis step polymetallosilazane according to the invention.
  • the latter comprises a compaction shaping step, after the pyrolysis step.
  • this shaping step is performed by sintering, optionally with a plasma treatment.
  • the latter comprises a compacting shaping step, before the pyrolysis step.
  • this compacting shaping step is carried out at a temperature in the range of from 20 to 400 ° C, preferably from 50 to 150 ° C.
  • Step a) leading to the polymetallosilazane according to the invention is carried out in a conventional manner.
  • the polysilazane used is synthesized, according to the techniques used in the prior art previously described, from haloalkylsilane, such as dichloromethylsilane.
  • a silazanolysis reaction of a haloalkylsilane with hexamethyldisilazane (HMDS) or an ammonolysis is carried out or, preferably, an ammonolysis reaction, by action of lithium amide (LiNH 2 ) or preferably of ammonia, a haloalkylsilane, is carried out in a solvent such as toluene or xylene, for example at a temperature of 0 ° C.
  • HMDS hexamethyldisilazane
  • an ammonolysis reaction by action of lithium amide (LiNH 2 ) or preferably of ammonia, a haloalkylsilane, is carried out in a solvent such as toluene or xylene, for example at a temperature of 0 ° C.
  • the polysilazane used is in liquid form at room temperature or in solid form and will then be solubilized in a suitable solvent in step b).
  • the polysilazane is, for example, a perhydropolysilazane, a polymethylsilazane, a polydimethylsilazane, a polymethylvinylsilazane, a polyvinylsilazane, or a copolysilazane, polymethylsilazane being preferred.
  • a transition metal that can be used and incorporated into the carbon-based molecular entity used in step a)
  • the molecular entity comprising at least one transition metal and at least one carbon group is preferably chosen from alkylamides of formula M (NR 2 ) X and alkoxides of formula M (OR) x in which M represents a metal transition, identical or different R represents an alkyl chain of the methyl and / or ethyl type and x is equal to 3, 4, 5 or 6 depending on the coordination of the metal M.
  • molecular entities comprising at least one transition metal and at least one carbon group
  • the molar ratio polysilazane / molecular entity containing the transition metal is typically selected in the range of 0.5 to 15. This molar ratio which will determine the Si / M ratio in the composite material, which will be subsequently obtained, has a influence on the synthesis yield, on the ammonolysis, on the plasticity and the ceramic yield of the modified polymetallosilazane which will be obtained, on the nanocomposite production temperature as well as on their physical properties.
  • the reaction between the polysilazane and the molecular entity comprising at least one transition metal and at least one carbon group is, for example, carried out at a temperature of 65 to 120 ° C. for 48 to 120 hours.
  • the reaction time depends on the coordination of the metal element under consideration. It is possible to use a catalyst, such as butyl lithium, which increases the reaction rate between the polysilazane and the molecular precursor containing the metal element, as well as the degree of crosslinking of the polymer.
  • the choice of solvent depends on the polysilazane used. This reaction is preferably carried out in a solvent in which the starting polysilazane and the polymetallosilazane obtained are soluble.
  • reaction is then conducted at the reflux temperature of the selected solvent.
  • the solution obtained is, for the most part, cooled under an argon stream and the solvent is evaporated under dynamic reduced pressure at a temperature of between 25 and 150 ° C., and preferably between 50 and 100 ° C to generate an intermediate polymer.
  • the polymer obtained provides a color that varies with the nature of the metal element incorporated in the molecular precursor containing the metal element but also with the Si / M ratio previously fixed.
  • the ammonolysis reaction of step b) is carried out under the action of ammonia.
  • the purpose of the ammonia is to promote nucleophilic reactions and therefore to replace part of the groups initially present around the metal M (for example dimethylamino) with NH 2 and / or NH groups.
  • the ammonia must be in direct contact with the polymer to ensure the reaction. For example, when cold, the ammonia is introduced directly into a solution of polymers in an anhydrous solvent.
  • the reaction time depends on the temperature and the dimethylamino and alkoxide content of the mixture.
  • the reaction is, for example, carried out at a temperature in the range of -50 to 400 ° C, preferably in the range of -40 to 200 ° C.
  • Ammonolysis at low temperature for example at a temperature below 0 ° C and, for example of the order of -40 ° C, represents a good compromise reactivity / cost / ease of implementation of the ammonolysis step / properties of the modified polymetallosilazane obtained.
  • the reaction time is, for example, 24 to 120 hours. Most often, the reaction is maintained until a color change occurs.
  • This reaction is preferably carried out in a solvent in which the starting polymetallosilazane and the modified polymetallosilazane obtained are soluble.
  • THF tetrahydrofuran
  • toluene tetrahydrofuran
  • step a) The synthesis of the polymetallosilazanes carried out in step a) must be carried out under a controlled atmosphere because of the sensitivity of these products with respect to oxygen and especially moisture. Their preparation may be carried out under any type of inert atmosphere, argon or nitrogen type.
  • the ammonolysis reaction carried out in step b) can be carried out under an ammonia atmosphere or under a controlled argon or nitrogen atmosphere containing the amount of ammonia required.
  • polymetallosilazanes are defined by a three-dimensional network of crosslinked polysilazane chains via bridging groups incorporating the transition metal.
  • the polymetallosilazanes can be defined as an assembly of polysilazane type chains:
  • M is a transition metal, for example chosen from Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo and W,
  • a and b correspond to the molar ratio Si / M fixed during the reaction of step a),
  • R 3 represents:
  • R 5 a crosslinking group incorporating the metal element of the type -M (R 5 ) Z with z which depends on the degree of coordination (coordination) of the metal M and R 5 which represents either a group originating from the starting molecular entity comprising the transition metal, for example an amino, alkylamino, arylamino, alkoxide (saturated or unsaturated), alkyl, aryl and more generally any leaving group based on C, N, H, O, P or S, it being understood that R 5 can not be a halogen atom (Cl, Br, I, F), or the nitrogen atom of another polysilazane chain, or a nitrogen atom of another polysilazane chain.
  • R 5 can not be a halogen atom (Cl, Br, I, F), or the nitrogen atom of another polysilazane chain, or a nitrogen atom of another polysilazane chain.
  • different transition metals may be introduced into the same polymetallosilazane in order to optimize the physical and decorative properties of the nanocomposites subsequently obtained.
  • the polymetallosilazane thermoplastic polymers according to the invention can lead, by thermo-chemical decomposition, to obtain nanocomposites.
  • This thermochemical decomposition leads to the in situ generation of metal nitride nanocrystals in binary form within an amorphous or crystalline matrix of Si 3 N 4 silicon nitride.
  • These nanocomposites are obtained by thermal treatment of the pyrolysis type, with or without a shaping step, depending on the type of nanocomposite desired.
  • the polymetallosilazanes are prepared so as to generate nanocomposites, for example in the form of micropowders or solid objects with intrinsic color and / or hardness properties specifically adapted to multiple applications. Examples of applications that may be mentioned include watchmaking or jewelery applications, applications in the field of cutting and finishing tools, as well as in the field of electronics and structural materials (composite materials).
  • the nanocomposites obtained comprise a matrix comprising an amorphous or crystalline binary form of silicon nitride, in which nanocrystals of at least one transition metal nitride of binary structure are distributed.
  • the nanocomposites obtained are preferably composed exclusively of a matrix comprising an amorphous or crystalline binary form of silicon nitride S13N4, in which are distributed nanocrystals of at least one transition metal nitride of binary structure.
  • exclusively constituted is meant in particular that the binary silicon nitride matrix and the binary metal nitride nanocrystals represent at least 97% of the total mass of the material nanocomposite obtained.
  • the nanocomposites according to the invention consist exclusively of either a matrix consisting exclusively of an amorphous binary form of silicon nitride (.SiN-), in which are distributed nanocrystals of a single metal nitride of bit structure transition or crystals of a transition metal nitride of binary structure and crystals of a nitride of another transition metal of binary structure (/ 7c-MN) (called nc-MN / a-S13N4 or a matrix consisting exclusively of a crystalline binary form of silicon nitride (C-S13N4), in which nanocrystals of a single or more transition metal nitride (s) of binary structure (/ 7C-) are distributed; MN), (called / 7c-MN / c-Si 3 N4), with M representing a transition metal such as Ti, Zr, Hf, V,
  • nanocrystals are distributed homogeneously within the matrix.
  • the nanocomposite materials according to the invention have a homogeneous color which accounts for the homogeneous distribution of the nanocrystals.
  • the structural and morphological properties of the composite materials according to the invention are also homogeneous.
  • the silicon nitride constituting the matrix is thermally stable.
  • the crystalline form of the silicon nitride is the alpha phase (a: hexagonal form / space group P63 // 7?) And / or beta ( ⁇ : hexagonal form / group of space / 31c) and varies depending on the temperature and the nature of the precursor containing the metal element.
  • Nanocomposites can be in various forms, in particular in the form of particles, continuous micrometric fibers, nanofibers or nanotubes, a coating, a composite infiltration of a fibrous preform or in the form of 'an object massive, monolithic type. Nanocomposites in the form of massive objects form an integral part of the invention.
  • the polymetallosilazanes according to the invention can be used to design solid objects without the addition of binding agents or sintering additives. Such materials have an excellent relative density.
  • the polymetallosilazane may be shaped prior to its thermo-chemical decomposition, carried out by pyrolysis.
  • hot forming of the polymer is carried out.
  • the hot shaping step can be carried out at a temperature in the range of room temperature (typically 20 ° C) to 400 ° C, and preferably in the range of 50 to 150 ° C.
  • the shaping step is a function of the shape that one wishes to give the nanocomposite.
  • a simple compaction step in a mold corresponding to the chosen shape can be performed.
  • the solid object of nanocomposite type can be obtained indifferently in the form of a workpiece of simple geometry (eg cylinder) machinable or in the form of a more complex piece of architecture, controlled geometry, requiring very little machining post-synthesis and this by means of appropriate molds.
  • the polymer can be compacted by means of a uniaxial press and a heating mold at a temperature in the range of room temperature (typically 20 ° C) to 400 ° C, and preferably in the range ranging from 50 to 150 ° C, the whole being arranged in a chamber under a nitrogen atmosphere protecting the polymer from humidity and ambient air.
  • Compaction can be carried out at a pressure in the range of 25 to 500 MPa and preferably in the range of 25 to 150 MPa.
  • the holding time at the compaction temperature is advantageously at least 30 minutes.
  • the fibrous preform will be infiltrated beforehand with the modified polymetallosilazane according to the invention.
  • the modified polymetallosilazane according to the invention will be extruded.
  • a step of impregnating a pore network with the modified polymetallosilazane according to the invention may be provided.
  • the polymetallosilazane is crosslinked by heat treatment to be compacted into a densified form by plastic deformation of the polymer.
  • This crosslinking / compaction step is generally preceded by a grinding step of the polymetallosilazane, optionally followed by a step of homogenizing the size of the polymetallosilazane particles obtained, for example by sieving.
  • the compacted polymer obtained can then be converted by pyrolysis.
  • the densified polymer form by hot compaction is then pyrolyzed at between 800 and 1800 ° C.
  • the desired structures comprising a nanocrystalline binary phase of metal nitride and an amorphous or crystalline matrix of silicon nitride as a function of the temperature of the ammonia process and under nitrogen or argon and the nature of the precursor containing the metal element. It is possible according to this method to obtain any type of shapes such as continuous micrometric fibers, nanofibers or nanotubes, coatings, infiltration composites of a fibrous preform and, in particular, massive objects nanocomposites.
  • the polymer is solid, plastic by heating and strongly crosslinked, which is obtained thanks to the preliminary shaping step, to limit the volume shrinkage of the part during the polymer conversion.
  • - ceramic After compaction in the plastic state and pyrolysis, it is possible to obtain massive objects of dense ceramic type which are free of cracks. This process thus has several advantages: It avoids the synthesis of ceramic powders at high temperatures,
  • a second strategy (also called strategy 2), it is also possible to carry out the shaping or compacting step on the final nanocomposite material, after the pyrolysis step.
  • the polymetallosilazane polymer is not subjected to shaping but is thermally decomposed into a ceramic powder, which is then post-synthesis shaped by conventional sintering, optionally with a plasma treatment.
  • Polymetallosilazane therefore undergoes directly a thermo-chemical decomposition, carried out by pyrolysis, without prior shaping.
  • This pyrolysis step is generally preceded by a step of grinding the polymetallosilazane, optionally followed by a step of homogenizing the size of the polymetallosilazane particles obtained, for example by sieving.
  • a nanocomposite powder of micrometric size is then generated and can be used later to develop solid objects, by sintering.
  • the sintering can be carried out conventionally (uniaxial pressing) or by isostatic pressing or by plasma-assisted sintering (SPS) of the English language "Spark Plasma Sintering".
  • SPS plasma-assisted sintering
  • the micropowders are, for example, introduced into a graphite mold.
  • a heating cycle with heating up to a temperature of at least 1200 ° C with a step of about 5 minutes can be provided.
  • the pyrolysis step of the polymetallosilazane is preferably carried out in two steps: a first treatment step thermal ammonia, preferably at a temperature greater than or equal to 800 ° C and a second heat treatment step under nitrogen or argon, preferably at a temperature of temperature greater than or equal to 1200 ° C.
  • a first treatment step thermal ammonia preferably at a temperature greater than or equal to 800 ° C
  • a second heat treatment step under nitrogen or argon preferably at a temperature of temperature greater than or equal to 1200 ° C.
  • An example of pyrolysis conditions, on a laboratory scale, is detailed below: the polymetallosilazane to be pyrolyzed is placed in a nacelle of boron nitride, carbon or alumina which is introduced directly, for example into a tubular furnace made of silica without contact with air.
  • the oven is then isolated and then put under a dynamic vacuum (10 "2 bar / 22 ° C) to evacuate the nitrogen previously introduced. Ammonia is introduced until atmospheric pressure and the assembly is heated under scanning
  • the gas flow rate can be between 0 and 1000 ml.min -1 , and preferably between 50 and 200 ml.min -1 .
  • the temperature rise ramp may be between 10 and 600 ° C- 1 , and preferably between 20 and 60 ° C- 1 for the compacted polymers (first strategy) and between 100 and 300 ° C- 1 for the ground polymers. and sieved into micropowders (second strategy).
  • the maximum temperature of heating or bearing temperature is at least 800 ° C. The temperature of the oven is maintained for a predetermined period at its maximum value.
  • the time during which the temperature is maintained at its maximum value, or dwell time is a parameter which influences the degree of crystallinity of the nanocrystalline phase and therefore ultimately on the physical properties of the nanocomposites and will be adapted by the human being. job. For example, a time limit of about 2 hours is fixed.
  • the descent in temperature is controlled and can be between 30 and 600 ° Ch '1 , and preferably between 60 and 100 ° Ch 1 for compacted polymers (first strategy) and between 300 and 600 ° Ch 1 for ground polymers and sieved micropowders (second strategy).
  • the product obtained in the nacelle is, for example, introduced into a furnace to the graphite resistors to undergo a thermal treatment under nitrogen flushing to a plateau temperature of at least 1200 °. C by means of a temperature increase ramp of between 10 and 600 ° C- 1 , and preferably between 40 and 100 ° C 1 for the compacted polymers (first strategy) and between 300 and 600 ° C- 1 for the Crushed and sieved polymers in micropowders (second strategy).
  • the temperature of the oven is maintained for a predetermined period at its maximum value.
  • the time during which the temperature is maintained at its maximum value, or dwell time, is, again, a parameter which significantly influences the degree of crystallinity of the nanocrystalline phase and therefore ultimately on the physical properties of the nanocomposites and will be adapted by the skilled person. For example, a time limit of about 2 hours is fixed.
  • the heating is then stopped and the experimental system is cooled to room temperature.
  • the cooling rate is controlled and can be between 30 and 600 ° C- 1 , and preferably between 60 and 100 ° C- 1 for the compacted polymers (first strategy) and between 300 and ⁇ - 1 for the ground polymers. and sieved into micropowders (second strategy).
  • the process according to the invention which makes it possible to prepare nanocomposites from the above-described specific polymetallosilazanes has numerous advantages over prior art, particularly in view of the ability to shape the composition of polymetallosilazanes in a temperature-stable manner. structure according to the invention.
  • the density of nanocrystals of metal nitride in the matrix can be controlled by the Si / M ratio previously fixed in the polymer and by the heat treatment conditions (final temperature, treatment time, ).
  • the density and crystallization state of the nanocrystals in the matrix make it possible to adjust some of the properties of the resulting nanocomposites (color, density, etc.).
  • the synthesis of the polymetallosilazanes is carried out under a controlled atmosphere of argon by using Schlenk type glassware and mixed vacuum-argon ramps to carry out these syntheses.
  • the shaping of the polymers (lane (a)) is carried out by hot compaction by means of an automatic and programmable uni-axial hydraulic press and heated molds of geometry adapted to that desired for the final material.
  • the assembly is placed in an enclosure under nitrogen flow due to the sensitivity of the polymers vis-à-vis the humidity of the air.
  • the heat treatment is carried out, taking into account the equipment available, in two stages by means of a tubular furnace in silica (for treatments up to at least 800 ° C), followed by a resistive graphite oven with a front opening (for treatments up to 1800 ° C).
  • Furnaces are systematically inert under dynamic vacuum by heat treatment (10 2 bar / 600 ° C) before use.
  • the temperature rise ramp, the duration of the bearing as well as the cooling rate are controlled by means of an electronic regulator.
  • Flow meters allow the control of the gas flow rates at the inlet of each furnace.
  • this is carried out by plasma-assisted sintering (SPS, Spark Plasma Sintering) under nitrogen.
  • SPS plasma-assisted sintering
  • the sample preparation is carried out in a glove box and the inner surface of the graphite molds used for this sintering is covered with a Papyex film thus avoiding any adhesion of the powder to be sintered with the mold.
  • Material handling is performed in a glove box (Jaeomex BS521) under argon.
  • the chamber is dehydrated with phosphorus pentoxide (P2O5).
  • Ammonia and nitrogen are electronic quality gases.
  • Thermogravimetric analysis is performed with Setaram equipment (TGA 92 16 18). The experiments are carried out under ammonia at 5 ° C / min up to 1000 ° C by placing the polymer in a silica nacelle. The chemical analyzes of the polymers are done at the Central Microanalysis Service of the CNRS (Vernaison, France). The infrared spectra of the polymers are recorded from pellets (polymer mixture + KBr) by means of a Nicolet analyzer (Nicolet Magna 550 Fourier transform-infrared spectrometer). The NMR 1 data in solution were obtained with a Bruker apparatus (Bruker AM 300 spectrometer) in CDCI3 operating at 300 MHz.
  • the density measurements of the massive objects are carried out at ambient temperature in helium using an AccuPyc 1330 analyzer (Helium pycnometer from Micromeritics).
  • the X-ray diffraction (XRD) diffractograms of the micropowders are obtained from a Philips analyzer (Philips PW 3040/60 X'Pert PRO diffractometer) operating at 30 mA and 40 kV.
  • the micro-powders and nanocomposite-type parts are placed on a PVC substrate.
  • the composition of the micropowders was determined during the observation of scanning electron microscopy (EDX system (EDAX Genesis 4000) coupled with a Hitachi S-800 microscope).
  • Infrared spectroscopy is carried out on nanocomposite powders with a Nicolet apparatus (Nicolet 380 FT-IR spectrometer) coupled with an accessory ATR (Attenuated Total Reflectance).
  • a measurement of the intensity of the total reflectance is carried out on powder with a Parkin-Elmer apparatus (Parkin-Elmer UV / Visible spectrophotometer lambda 35).
  • the uniaxial compacting press for polymers according to (a) is an Atlas Auto T8 from Specac.
  • the sintering system SPS is of type F T (HP D 25).
  • a first step is carried out by reaction between polymethylsilazane [HSiCH 3 NH] n and Ti [N (CH 3 ) 2 ] 4 titanium dimethylamide in toluene at its reflux temperature. 7.4 ml (7 g, 31 mmol) of titanium dimethylamide Ti [N (CH 3 ) 2 ] 4 are added under argon to a solution of polymethylsilazane [HSiCH 3 NH] n (9.3 g, 157.25 mmol ) with stirring in toluene (200 ml) placed in a Tricol glassware (500 ml) surmounted by a water-cooled condenser and an argon inlet.
  • the intermediate compound previously synthesized is dissolved in toluene in a Tricol flask (500 mL) surmounted by a coolant cooled to -40 ° C. and an argon / ammonia inlet immersed in the solution.
  • the solution is cooled to -40 ° C and an ammonia flow is then sent directly into the solution with stirring.
  • the addition is done until the ammonia is condensed in the refrigerant. A color change occurs during the addition of ammonia.
  • the solution is kept stirring for 3 days at -40 ° C. and then is naturally heated under argon.
  • the solvent is removed under reduced pressure at 100 ° C.
  • the polytitanosilazane is milled and sieved (63 ⁇ m) in an argon glove box.
  • the powder is placed in a boron nitride boat for pyrolysis (300 ° C / h) in ammonia (120 ml / min) at 1000 ° C (2 h of step) in a silica furnace connected to a glove box under nitrogen before a cooling at room temperature to 600 ° C / h.
  • the pyrolysis product is then heated to 1500 ° C (300 ° C / h) under nitrogen (200 ml / min) and maintained 2 hours at 1500 ° C before cooling to 600 ° C / h at room temperature to produce micropowder of blue / violet color in which nanocrystals of titanium nitride in the cubic phase (TiN) are dispersed in an amorphous silicon nitride (S13N4) phase.
  • Infrared spectroscopy (IR-ATR; cm '1 ): 700-1100 cm -1 (Ti-N, Si-N) Ra att (cm ' 1 ): Tt-N bands: 150-300 cm -1 (acoustic transition LA and your); 390-650 cm -1 (LO and TO optical modes), 840 cm -1 (A + O) and 1070 cm -1 (20).
  • XRD TiN diffraction peaks (cfc crystal structure, Fm-3m gap group) (36.44 °, 42.41 °, 61.99 °, 73.31 and 77.8 °)
  • Figure 1 shows IUV-Visible (nm) of the obtained nanocomposite powder.
  • the polytitanosilazane of Example 1 is ground and then sieved (63 ⁇ m) to form homogeneous microparticles.
  • the polymer undergoes uniaxial pressing at room temperature to test its hot plasticity by thermomechanical analysis (ATM).
  • ATM thermomechanical analysis
  • the ATM was used in compression mode on the polymer by heating under nitrogen up to 300 ° C at a heating rate of 5 ° C / min, according to the curve shown in Figure 2.
  • the flow rate of the gas is 15 ml / min and the applied force is 0.9 N. 45 mg of polymer are used to prepare a pellet of 5 mm in diameter.
  • 250 mg of crushed and screened polymers (63 ⁇ m) are uniaxially compacted as a cylindrical piece 13 mm in diameter using a uniaxial compact press placed in glove box under nitrogen and applying a pressure of 74 MPa at room temperature. The rise in temperature is carried out under load at a heating rate of 10 ° C / min to 135 ° C. Once the temperature of 135 ° C reached, it is maintained for 30 min under load. After the bearing, the charge is released slowly and the cooling is at a rate of 1 ° C / min.
  • the cylindrical piece is placed in a boron nitride pod for pyrolysis (20 ° C / h) in a silica furnace connected to an ammonia glove box (120 ml / min) at 1000 ° C (2 h of step ) before cooling to room temperature at 30 ° C / h.
  • the pyrolysis product is then heated at 1500 ° C. (60 ° C./h) under nitrogen (200 ml / min) and maintained for 2 hours at 1500 ° C. before cooling at 60 ° C./h up to 800 ° C.
  • a first step is carried out by reaction between the polymethylsilazane [HSiCH 3 NH] n and the titanium ethoxide Ce 2 O 4 Ti 2 in toluene at its reflux temperature.
  • 1.5 ml (1.65 g, 7.23 mmol) of titanium ethoxide CsH ⁇ c Ti are added under argon to a solution of polymethylsilazane [HSiCH 3 NH] n (2.1 g, 35.5 mmol) in toluene (50 ml) with stirring in a Tricol glassware (500 ml) surmounted by a water-cooled condenser, and an argon inlet containing.
  • the intermediate compound previously synthesized is dissolved in toluene in a Tricol flask (500 mL) surmounted by a coolant cooled to -40 ° C. and an argon / ammonia inlet immersed in the solution.
  • the solution is cooled to -40 ° C. and an ammonia flow is then sent directly into the stirred solution until the ammonia is condensed in the refrigerant. A color change occurs during the addition of ammonia.
  • the solution is kept stirring for 72 hours at -40 ° C. and then is naturally heated under argon.
  • the solvent is removed under reduced pressure at 100 ° C. using a distillation bridge and a recovery Schlenk placed in the liquid air. An insoluble yellow / green polytitanosilazane is obtained.
  • the polytitanosilazane is ground and sieved (63 ⁇ ) in glove box under argon.
  • the powder is placed in a boron nitride boat for pyrolysis (300 ° C / h) under ammonia (120 ml / min) at 1000 ° C (2 hr). bearing) in a silica furnace connected to a glove box under nitrogen before cooling to room temperature at 600 ° C / h.
  • the pyrolysis product is then heated to 1700 ° C (300 ° C / h) under nitrogen (200 ml / min) and maintained for 2 hours at 1700 ° C before cooling to 600 ° C / h at room temperature to produce micropowder in gold color in which nanocrystals of titanium nitride in the cubic phase (TiN) are dispersed in an amorphous phase of silicon nitride (S13N4).
  • IR-ATR Infrared spectroscopy
  • cm '1 700-1100 cm -1
  • Raman cm ' 1
  • Ti-N bands 150-300 cm -1 (acoustic transition LA and YOUR); 390-650 cm -1 (LO and TO optical modes), 900 cm -1 (A + O) and 1100 cm -1 (20) Si-IM: 1355 cm -1 .
  • a first step is carried out by reaction between the polymethylsilazane [HSiCH 3 H] n and titanium dimethylamide Ti [N (CH 3 ) 2] 4 in toluene at its reflux temperature 8 ml (7.58 g, 33.8 mmol) of titanium dimethylamide Ti [N (CH 3) 2] 4 are added under argon to a solution of polymethylsilazane [HSiCH 3 NH] n (5 g, 84.54 mmol) in toluene (100 ml) with stirring in a Tricol type glassware (500 mL) surmounted by a water-cooled condenser and an argon inlet.
  • the intermediate compound previously synthesized is dissolved in toluene in a Tricol flask (500 mL) surmounted by a coolant cooled to -40 ° C. and an argon / ammonia inlet immersed in the solution.
  • the solution is cooled to -40 ° C. and an ammonia flow is then sent directly into the stirred solution until the ammonia is condensed in the refrigerant. A color change occurs during the addition of ammonia.
  • the solution is kept stirring for 3 days at -40 ° C. and then is naturally heated under argon.
  • the solvent is removed under reduced pressure at 100 ° C. using a distillation bridge and a recovery Schlenk placed in the liquid air. An insoluble yellow / green polytitanosilazane is obtained.
  • the polytitanosilazane is ground and sieved (63 ⁇ ) in a glove box.
  • the powder is placed in a boron nitride boat for pyrolysis (300 ° C / h) in ammonia (120 ml / min) at 1000 ° C (2 h of step) in a silica furnace connected to a glove box before cooling to room temperature at 600 ° C / h.
  • the pyrolysis product is then heated at 1400 ° C. (300 ° C./h) and maintained for 2 hours at 1400 ° C.
  • TiN titanium nitride nanocrystals in the cubic phase
  • SiN4 amorphous silicon nitride phase
  • Infrared spectroscopy (IR-ATR; cm '1 ): 600-1100 cm -1 (Ti-N, Si-N)
  • Raman (cm ' 1 ): Ti bands: 150-300 cm -1 (acoustic transition LA and YOUR); 390-650 cm -1 (LO and TO optical modes), 840 cm -1 (A + O) and 1090 cm -1 (20).
  • XRD TiN diffraction peaks (cfc crystal structure, Fm-3m gap group) (36.39 °, 42.44 °, 61.80 °, 73.78 °, 77.9 °).
  • the polytitanosilazane of Example 1 is ground and then sieved (63 ⁇ m) to form homogeneous microparticles.
  • the polymer undergoes uniaxial pressing at room temperature to test its hot plasticity by thermomechanical analysis (ATM).
  • ATM thermomechanical analysis
  • the ATM was used in compression mode on the polymer by heating under nitrogen up to 300 ° C / h at a heating rate of 5 ° C / min, according to the curve presented in Figure 4.
  • the gas flow rate was 15 ° C / min. ml / min and the applied force is 0.9 N. 45 mg of polymer are used to prepare a pellet of 5 mm in diameter.
  • the cylindrical piece is placed in a boron nitride pod for pyrolysis (20 ° C / h) in a silica furnace connected to an ammonia glove box (120 ml / min) at 1000 ° C (2 h of step ) before cooling to room temperature at 30 ° C / h.
  • the pyrolysis product is then heated at 1400 ° C. (60 ° C./h) under nitrogen (200 ml / min) and maintained for 2 hours at 1400 ° C. before cooling at 60 ° C. to 800 ° C. and then 100 ° C.
  • a first step is carried out by reaction between perhydrosilazane [HSiHNH] n (in solution in xylene) and titanium dimethylamide Ti [N (CH 3) 2] in toluene at its reflux temperature 6.3 ml (5.97 g Titanium dimethylamide Ti [N (CH 3) 2] 4 are added under argon to a solution of polyhydrosilazane [HSiHIMH] n (3 g, 66.67 mmol) in toluene (100 ml) with stirring. in a knit-type glassware (500 mL) surmounted by a water-cooled condenser and an argon inlet.
  • the intermediate compound previously synthesized is dissolved in toluene in a Tricol flask (500 mL) surmounted by a coolant cooled to -40 ° C. and an argon / ammonia inlet immersed in the solution.
  • the solution is cooled to -40 ° C. and an ammonia flow is then sent directly into the stirred solution until the ammonia is condensed in the refrigerant. A color change occurs during the addition of ammonia.
  • the solution is kept stirring for 3 days at -40 ° C. and then is naturally heated under argon.
  • the solvent is removed under reduced pressure at 100 ° C. using a distillation bridge and a recovery Schlenk placed in the liquid air. An insoluble yellow polytitanosilazane is obtained.
  • Infrared Spectroscopy (KBR / cm '1 ): 3368, 2959-2770, 2148, 1542, 1460-1370, 1186, 1000-800, 600.
  • the polytitanosilazane is ground and then sieved (63 ⁇ ) in glove box under argon.
  • the powder is placed in a boron nitride boat for pyrolysis (300 ° C / h) in ammonia (120 ml / min) at 1000 ° C (2 h of step) in a silica furnace connected to a glove box under nitrogen before cooling to room temperature at 600 ° C / h.
  • the pyrolysis product is then heated at 1400 ° C (300 ° C / h) under nitrogen and maintained for 2 hours at 1400 ° C before cooling to 600 ° C / hr at room temperature to produce purple-colored micropowder in which nanocrystals of Titanium nitride in the cubic phase (TiN) are dispersed in an amorphous phase of silicon nitride (S13N4).
  • the polytitanosilazane of Example 1 is ground and then sieved (63 ⁇ m) to form homogeneous microparticles.
  • the polymer undergoes a uni-axial pressing at room temperature to test its hot plasticity by thermomechanical analysis (ATM).
  • the ATM was used in compression mode on the polymer by heating under nitrogen up to 300 ° C. at a heating rate of 5 ° C./min, according to the curve shown in FIG. 5.
  • the flow rate of the gas is 15 ml / min and the applied force is 0.9 N. 45 mg of polymer are used to prepare a pellet of 5 mm in diameter.
  • 250 mg of crushed and screened polymers (63 ⁇ m) are compacted as a cylindrical piece 13 mm in diameter using a uniaxial compaction press placed in a glove box and applying a pressure of 74 mm. MPa at room temperature.
  • the rise in temperature is carried out under load at a heating rate of 10 ° C./min up to 110 ° C. Once the temperature of 110 ° C reached, it is maintained for 30 min under load. After the bearing, the charge is released slowly and the cooling is at a rate of 1 ° C / min.
  • the cylindrical piece is placed in a boron nitride pod for pyrolysis (20 ° C / h) in a silica furnace connected to an ammonia glove box (120 ml / min) at 1000 ° C (2 h of step ) before cooling to room temperature at 30 ° C / h.
  • the pyrolysis product is then heated at 1400 ° C. (60 ° C./h) and maintained for 2 hours at 1400 ° C. before cooling at 60 ° C. to 800 ° C. and then at 100 ° C./h at 800 ° C.
  • a mass-dyed solid object in which nanocrystals of titanium nitride in the cubic phase (TiN) are dispersed in an amorphous silicon nitride phase (Si 3 N 4 ).
  • TiN titanium nitride in the cubic phase
  • Si 3 N 4 amorphous silicon nitride phase
  • a first step is carried out by reaction between polymethylsilazane [HSiCH 3 NH] n and zirconium dimethylamide Zr [N (CH 3 ) 2 ] 4 in toluene at its reflux temperature 2g (33.81 mmol) of polymethylsilazane [HSiCH 3 NH] n diethylamide are added under argon to a solution of zirconium dimethylamide Zr [N (CH 3 ) 2 ] 4 (1.8 g, 6.73 mmol) in toluene (50 ml) with stirring in a glassware. Tricol type (500 mL) surmounted by a coolant cooled with water, and an argon inlet.
  • the intermediate compound previously synthesized is dissolved in toluene in a Tricol flask (500 mL) surmounted by a coolant cooled to -40 ° C. and an argon / ammonia inlet immersed in the solution.
  • the solution is cooled to -40 ° C and an ammonia flow is then sent directly into the solution with stirring.
  • the addition is done until the ammonia is condensed in the refrigerant. A color change occurs during the addition of ammonia.
  • the solution is kept stirring for 3 days at -40 ° C. and then is naturally heated under argon.
  • the solvent is removed under reduced pressure at 100 ° C. using a distillation bridge and a recovery Schlenk placed in the liquid air. An insoluble light yellow polyzirconosilazane is obtained.
  • the polyzirconosilazane is milled and sieved (63 ⁇ ) in an argon glove box.
  • the powder is placed in a boron nitride boat for pyrolysis (300 ° C / h) in ammonia (120 ml / min) at 1000 ° C (2 h of step) in a silica furnace connected to a glove box under nitrogen before cooling to room temperature at 600 ° C / h.
  • the pyrolysis product is then heated to 1500 ° C (300 ° C / h) under nitrogen and maintained for 2 hours at 1500 ° C before cooling to 600 ° C / hr at room temperature to produce purple-colored micropowder in which nanocrystals of Zirconium nitride in the cubic phase (ZrN) are dispersed in a phase of silicon nitride (aS ' blSM).
  • IR-ATR Infrared spectroscopy
  • UV-Visible (nm): ⁇ 500 nm
  • a first step is carried out by reaction between polymethylsilazane [HSiCH3NH] n and zirconium diethylamide Zr [N (CH 2 CH 3 ) 2] 4 in toluene at its reflux temperature 12.5 ml (12.84 g, 33, 8 mmol) of zirconium diethylamide Zr [N (CH 2 CH 3 ) 2] 4 are added under argon to a solution of polymethylsilazane [HSiCH3NH] n (10 g, 169.08 mmol) in toluene (200 ml) with stirring in a Tricol glassware (500 mL) surmounted by a coolant cooled with water, and an argon inlet.
  • the intermediate compound previously synthesized is dissolved in toluene in a Tricol flask (500 ml) surmounted by a refrigerant cooled to -40 ° C. and an argon / ammonia inlet immersed in the solution.
  • the solution is cooled to -40 ° C and an ammonia flow is then sent directly into the solution with stirring.
  • the addition is done until the ammonia is condensed in the refrigerant. A color change occurs during the addition of ammonia.
  • the solution is kept stirring for 3 days at -40 ° C. and then is naturally heated under argon.
  • the solvent is removed under reduced pressure at 100 ° C.
  • the polyzirconosilazane is ground and sieved (63 ⁇ ) in an argon glove box.
  • the powder is placed in a boron nitride boat for pyrolysis (300 ° C / h) in ammonia (120 ml / min) at 1000 ° C (2 h of step) in a silica furnace connected to a glove box under nitrogen before cooling to room temperature at 600 ° C / h.
  • the pyrolysis product is then heated to 1500 ° C (300 ° C / h) under nitrogen and maintained for 2 hours at 1500 ° C before cooling to 600 ° C / h at room temperature to produce violet-colored micropowder in which Nanocrystals of zirconium nitride in the cubic phase (ZrN) are dispersed in a phase of silicon nitride (a-Si3N 4 ).
  • ZrN Nanocrystals of zirconium nitride in the cubic phase
  • a-Si3N 4 silicon nitride
  • IR-ATR Infrared spectroscopy
  • the polyzirconosilazane of Example 9 is ground and then sieved (63 ⁇ m) in glove box under argon.
  • the powder is placed in a boron nitride boat for pyrolysis (300 ° C / h) in ammonia (120 ml / min) at 1000 ° C (2 h of step) in a silica furnace connected to a glove box under nitrogen before cooling to room temperature at 600 ° C / h.
  • the pyrolysis product is then heated at 1200 ° C (300 ° C / h) under nitrogen and maintained at 1200 ° C for 2 hours before cooling to 600 ° C / h at room temperature to produce yellow-green amorphous micropowder.
  • the UV-Visible spectrum of the powder obtained is shown in FIG.
  • a first step is carried out by reaction between perhydropolysilazane [HSiHNH] n and zirconium diethylamide Zr [N (CH 2 CH 3 ) 2 ] 4 in toluene at its reflux temperature 9.9 ml (10.13 g, 26 ° C).
  • Zirconium diethylamide Zr [(CH 2 CH 3) 2] 4 are added, under argon, to a solution of perhydropolysilazane [HSiHNH] n (3 g, 66.67 mmol) in toluene (100 ml) with stirring in a glassworks.
  • Tricot type 500 mL surmounted by a coolant cooled with water, and an argon inlet.
  • the intermediate compound previously synthesized is dissolved in toluene in a knitted flask (500 mL) surmounted by a refrigerant cooled to -40 ° C. and an argon / ammonia inlet immersed in the solution.
  • the solution is cooled to -40 ° C and an ammonia flow is then sent directly into the solution with stirring.
  • the addition is made until condensation of the ammonia in the refrigerant. A color change occurs during the addition of ammonia.
  • the solution is kept stirring for 3 days at -40 ° C. and then is naturally heated under argon.
  • the solvent is removed under reduced pressure at 100 ° C.
  • the polyzirconosilazane is milled and sieved (63 ⁇ m) in a glove box under argon.
  • the powder is placed in a boron nitride boat for pyrolysis (300 ° C / h) in ammonia (120 ml / min) at 1000 ° C (2 h of step) in a silica furnace connected to a glove box under nitrogen before cooling to room temperature at 600 ° C / h.
  • the pyrolysis product is then heated to 1500 ° C (300 ° C / h) under nitrogen and maintained for 2 hours at 1500 ° C before cooling to 600 ° C / h at room temperature to produce golden brown micro-powders in which nanocrystals of zirconium nitride in the cubic phase (ZrN) are dispersed in an amorphous silicon nitride (S13N4) phase.
  • ZrN zirconium nitride in the cubic phase
  • S13N4 amorphous silicon nitride
  • Infrared spectroscopy (IR-ATR; cm '1 ): 800-1100 (Si-N), 600-400 (Zr-N).
  • the ammonolysis step (second step of the process according to the invention) while partially eliminating the carbon groups, increases the degree of crosslinking of the polymer. Therefore, this step reduces the fusible character of the polymer from the first step (to prevent the piece melts) and increase its ceramic yield. These two parameters are important data for the production of nanocomposite parts. This comparative example highlights the advantage of this ammonolysis step, which is crucial for the production of nanocomposite parts.
  • the compound obtained after the first step of Example 11 is milled and then sieved (63 ⁇ m) to form homogeneous microparticles.
  • the polymer is pressed axially at room temperature to test its hot plasticity by thermomechanical analysis (ATM).
  • ATM was used in compression mode on the polymer by heating under nitrogen up to 300 ° C at a heating rate of 5 ° C / min.
  • the flow rate of the gas is 15 ml / min and the applied force is 0.9 N. 45 mg of polymer are used to prepare a pellet of 5 mm in diameter.
  • the polymer undergoes a significant loss of mass (37.2%) which does not make it possible to maintain the cohesion of the massive form during the pyrolysis.
  • Figures 12 and 13 show the differences in terms of plastic deformation and ceramic yield for the polymer obtained after the second step, compared to a polymer obtained without ammonolysis step.
  • the polyzirconosilazane (obtained after the second step) of Example 11 is ground and then sieved (63 ⁇ m) to form homogeneous microparticles.
  • the polymer undergoes a uni-axial pressing at room temperature to test its hot plasticity by thermomechanical analysis (ATM).
  • ATM was used in compression mode on the polymer by heating under nitrogen up to 300 ° C at a heating rate of 5 ° C / min.
  • the flow rate of the gas is 15 ml / min and the applied force is 0.9 N. 45 mg of polymer are used to prepare a pellet of 5 mm in diameter.
  • the polymer undergoes a limited loss of mass (28.4%) which makes it possible to maintain the cohesion of the massive form during the pyrolysis, as shown by its ATG curve presented in FIG. 13.

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Abstract

The present invention relates to a modified polymetallosilazane, characterised in that said polymetallosilazane can be obtained according to a method which includes the following consecutive steps: a) reacting a polysilazane with a molecular entity including at least one transition metal and at least one carbon group in order to obtain a polymer such as a polymetallosilazane, and b) ammonolysis reaction by means of ammonia activity of the polymetallosilazane obtained in order at least partially to eliminate the carbon groups; as well as to a method for preparing a nanocomposite material using such a modified polymetallosilazane and to the resulting nanocomposite materials in the form of a solid object.

Description

POLYMETALLOSILAZANE POUR LA PREPARATION DE NANOCOMPOSITES A PROPRIETES DECORATIVES, POUVANT SE PRESENTER SOUS LA FORME D'OBJETS MASSIFS  POLYMETALLOSILAZANE FOR THE PREPARATION OF NANOCOMPOSITES WITH DECORATIVE PROPERTIES, WHICH CAN BE PRESENTED IN THE FORM OF MASSIVE OBJECTS

La présente invention est relative au domaine des nanocomposites. Plus précisément, la présente invention concerne un nouveau précurseur du type polymétallosilazane modifié, permettant d'obtenir la préparation de nanocomposites à propriétés décoratives, pouvant se présenter sous la forme d'objets massifs. L'invention a également pour objet un procédé de préparation d'un matériau nanocomposite à partir d'un tel polymétallosilazane modifié et les matériaux nanocomposites sous la forme d'objets massifs obtenus.  The present invention relates to the field of nanocomposites. More specifically, the present invention relates to a novel precursor of the modified polymetallosilazane type, making it possible to obtain the preparation of nanocomposites with decorative properties, which can be in the form of solid objects. The invention also relates to a process for preparing a nanocomposite material from such a modified polymetallosilazane and the nanocomposite materials in the form of massive objects obtained.

Un nanocomposite peut être défini comme un assemblage de deux matériaux : une charge ou renfort dont au moins un des paramètres dimensionnels est de l'ordre du nanomètre (typiquement 1 à 100 nm), et une matrice dans laquelle ces nano-renforts sont distribués. De nombreux travaux portent sur des nanocomposites à base de nïtrure et notamment à base de trois composants N, Si et M avec M métal de transition. Les nanocomposites du type /? -MN/<?-Si3N4 et /7c-MN/c-Si3N4 (dans lesquels M est un métal de transition, ne symbolise une phase « nanocristaux », a une matrice amorphe et c une matrice cristalline) sont essentiellement utilisés pour leur propriété d'extrême dureté et rentrent dans la catégorie des « matériaux super durs » (de l'anglais « super hardhess materials »). Ils trouvent donc un grand nombre d'applications comme revêtements de protection. En effet, l'introduction de ces nanocomposites de composition ternaire dans les applications de protection d'outils de coupe sous des conditions sévères d'utilisation ou comme agent de protection vis-à-vis des agressions mécaniques extérieures a notamment contribué au remplacement à l'échelle laboratoire des outils à revêtement dur tels que TiN (nitrure de titane). Ces derniers ont été introduits dans les années 80 pour améliorer la résistance vis-à-vis de l'usure des surfaces fortement sollicitées. Les revêtements de type nanocomposites sont beaucoup plus durs et plus résistants à l'usure que les revêtements conventionnels. En plus d'une dureté élevée, les revêtements combinant, par exemple, des phases de nitrure de titane (TiN) et de nitrure de silicium (S13N4), i.e., nanocomposites Si-Ti-N, présentent une meilleure résistance aux températures élevées qui atteignent facilement les 800°C lors du tournage, du fraisage ou du perçage. Avec l'encapsulation des minuscules grains de TiN dans une mince enveloppe de S13N4 résistant à l'oxydation, ces revêtements s'oxydent vingt fois plus lentement que les revêtements usuels et cela tout en présentant une dureté aussi élevée que celle du saphir. Parmi les avancées technologiques les plus intéressantes de ces dernières années, des revêtements nanocomposites de type Si-Ti-N, avec une dureté extrêmement élevée (40-100 GPa mesurée par nano-indentation) ont été préparés pour l'usinage et la machinerie intensive. A nanocomposite can be defined as an assembly of two materials: a filler or reinforcement of which at least one of the dimensional parameters is of the order of one nanometer (typically 1 to 100 nm), and a matrix in which these nano-reinforcements are distributed. Numerous studies relate to nano-based nanocomposites and in particular based on three N, Si and M components with M transition metal. Nanocomposites of the type /? -MN / <- Si3N4 and / 7c-MN / c-Si 3 N 4 (wherein M is a transition metal, does not symbolize a phase "nanocrystals", has an amorphous matrix and a crystalline matrix c) are primarily used for their property of extreme hardness and fall into the category of "super hard materials" (of the English "super hardhess materials"). They therefore find a large number of applications as protective coatings. Indeed, the introduction of these nanocomposites of ternary composition in cutting tool protection applications under severe conditions of use or as a protective agent vis-à-vis the external mechanical attacks has notably contributed to the replacement of the laboratory scale of hard-coated tools such as TiN (titanium nitride). These were introduced in the 1980s to improve the wear resistance of heavily loaded surfaces. Nanocomposite coatings are much harder and more wear-resistant than conventional coatings. In addition to a hardness high, coatings combining, for example, titanium nitride (TiN) and silicon nitride (S13N4) phases, ie, Si-Ti-N nanocomposites, have better resistance to high temperatures which easily reach 800 ° C. during turning, milling or drilling. With the encapsulation of the tiny grains of TiN in a thin envelope of S13N4 resistant to oxidation, these coatings are oxidized twenty times more slowly than the usual coatings and that while having a hardness as high as that of sapphire. Among the most interesting technological advances in recent years, nanocomposite coatings of Si-Ti-N type, with extremely high hardness (40-100 GPa measured by nano-indentation) have been prepared for machining and intensive machinery .

Ces nanocomposites se caractérisent également par leur excellente performance comme barrière de diffusion. Sous forme de revêtements sur des substrats de silicium, ils sont, par exemple, connus pour empêcher l'inter-diffusion du cuivre et sa réaction avec le substrat de silicium dans les circuits intégrés (X.-Z. Liu, et al. 3. Am. Chem. Soc. 123, 2001, 8011). Dans ces applications, ces revêtements Si-Ti-N tendent à remplacer progressivement les nitrures métalliques comme le nitrure de titane (TiN).  These nanocomposites are also characterized by their excellent performance as a diffusion barrier. In the form of coatings on silicon substrates, they are, for example, known to prevent the inter-diffusion of copper and its reaction with the silicon substrate in integrated circuits (X.-Z. Liu, et al. Am.Chem.Soc. 123, 2001, 8011). In these applications, these Si-Ti-N coatings tend to gradually replace the metal nitrides such as titanium nitride (TiN).

L'obtention de cette combinaison inhabituelle de caractéristiques provient de la nanostructure des matériaux utilisés. Le processus de fabrication est dirigé de telle manière à ce que la taille des grains de TiN ne dépasse pas quelques nanomètres. Pour des raisons physiques, des grains aussi petits ne peuvent pas se déformer et ne peuvent que glisser les uns sur les autres. Ce glissement est toutefois entravé par l'enveloppe de SÏ3 4 qui entoure les grains. De ce fait, les nanocomposites 7£r-TiN-a-S'i3N4 sont plus durs que leurs différents composants pris isolément. Obtaining this unusual combination of features comes from the nanostructure of the materials used. The manufacturing process is directed in such a way that the size of the TiN grains does not exceed a few nanometers. For physical reasons, grains as small as these can not deform and can only slide on each other. This slippage, however, is impeded by the envelope of Si 3 4 surrounding the grains. Therefore, nanocomposites £ 7 r-TiN-aS 'i3N4 are harder than their individual components alone.

Ces matériaux trouvent également application, en tant que revêtements décoratifs. La couleur est amenée par la présence des nanocristaux de nitrure métallique ce qui confère alors au nanocomposite un caractère multifonctionnel (S.M. Aouadi, et al. Surf. Coatings Tech., 201, 2006, 418 et EP 1614764). En résumé, les nanocomposites tels que le Si-Tï-N sont des matériaux très recherchés pour un grand nombre d'applications, du fait de leurs propriétés remarquables telles que : These materials also find application as decorative coatings. The color is brought about by the presence of the nanocrystals of metal nitride, which then gives the nanocomposite a multifunctional character (SM Aouadi, et al., Surf Coatings Tech., 201, 2006, 418 and EP 1614764). In summary, nanocomposites such as Si-Ti-N are highly desirable materials for a large number of applications, because of their remarkable properties such as:

• Une dureté très importante. • A very important hardness.

· Un point de fusion élevé.  · A high melting point.

• Une inertie chimique.  • Chemical inertness.

• Une bonne stabilité thermo-dynamique.  • Good thermodynamic stability.

• Des propriétés décoratives.  • Decorative properties.

De nombreuses techniques d'élaboration sont employées pour concevoir de tels nanocomposites. La majorité de ces techniques est mise en œuvre pour réaliser des revêtements ou dépôts sur substrats, par exemple pour protéger des outils de coupe. Dans ce cas, les méthodes utilisées sont, notamment, la déposition chimique en phase vapeur (chemical vapor déposition CVD), la pulvérisation par magnétron réactif (Reactive magnetron sputtering), le dépôt chimique en phase gazeuse assisté par plasma, l'électrodéposition (Ion plating), le dépôt hypersonique de particules de plasma (Hypersonic plasma particle déposition), ou encore, la déposition par arc (Arc déposition).  Many design techniques are employed to design such nanocomposites. The majority of these techniques are implemented to produce coatings or deposits on substrates, for example to protect cutting tools. In this case, the methods used are, in particular, chemical vapor deposition (CVD), reactive magnetron sputtering (Reactive magnetron sputtering), plasma-assisted chemical vapor deposition, electrodeposition (Ion plating), the hypersonic deposition of plasma particles (Hypersonic plasma particle deposition), or else the deposition by arc (Arc deposition).

Dans le cadre de l'invention, les inventeurs se sont orientés vers une toute autre voie qui utilise une méthode chimique, mettant en œuvre des polymères précéramiques. Une telle voie a été utilisée par J. Lôffelholz, et al. dans Z Anorg. Allg, Chem., 626, 2000, 963, mais pour conduire à des matériaux bien différents de ceux obtenus dans le cadre de l'invention. Cette publication décrit l'obtention de nanocomposites Si-M-N. Dans l'étude réalisée, les auteurs mettent en œuvre un procédé sol-gel non-oxyde par co- ammonolyse de précurseurs moléculaires de type alkylamides de silicium (Si), de titane (Ti), de bore (B) et/ou de tantale (Ta) pour préparer des polymétallosilazanes. Dans cette publication, les auteurs décrivent l'obtention, à partir de polytitanosilazanes, de poudres céramiques Si-Ti-N dont la structure est décrite textuellement par les auteurs comme une combinaison d'une phase amorphe et d'un nanocomposite partiellement cristallisé. Plus généralement, ils reportent dans cet article la formation d'un composite composé d'une phase binaire nanocristalline en nitrure de titane (TiN) ou de nitrure de tantale (TaN), i.e., nanocristaux, immergée dans une phase ternaire amorphe soit en nitrure de silicium et de titane soit en nitrure de silicium et de tantale, i.e., matrice. Aucune couleur autre que le noir et le gris foncé n'est mentionnée. In the context of the invention, the inventors have turned to a completely different route that uses a chemical method, using preceramic polymers. Such a route has been used by J. Loffellholz, et al. in Z Anorg. Allg, Chem., 626, 2000, 963, but to lead to materials very different from those obtained in the context of the invention. This publication describes obtaining nanocomposites Si-MN. In the study carried out, the authors implement a non-oxide sol-gel process by co-ammonolysis of molecular precursors of alkylamides type of silicon (Si), titanium (Ti), boron (B) and / or tantalum (Ta) to prepare polymetallosilazanes. In this publication, the authors describe obtaining, from polytitanosilazanes, Si-Ti-N ceramic powders whose structure is described textually by the authors as a combination of an amorphous phase and a partially nanocomposite. crystallized. More generally, they report in this article the formation of a composite composed of a nanocrystalline binary phase in titanium nitride (TiN) or tantalum nitride (TaN), ie, nanocrystals, immersed in an amorphous ternary phase or in nitride silicon and titanium either silicon nitride and tantalum, ie, matrix. No color other than black and dark gray is mentioned.

Riedel et al. (Appl. Organomet Chem., 15, 2001, 879 et Mater. Chem. Phys., 81, 2003, 195) décrivent également la préparation d'un matériau cristallin TiCxNi-x contenant du silicium par pyrolyse de carbodiimide de titane polymérique. Là encore, le matériau obtenu est composé d'une phase ternaire nanocristalline en carbonitrure de titane immergée dans une phase ternaire amorphe en carbonitrure de silicium. Riedel et al. (Appl. Organomet Chem., 15, 2001, 879 and Mater. Chem. Phys., 81, 2003, 195) also describe the preparation of a crystalline material containing TiC x Ni -x silicon by polymeric titanium carbodiimide pyrolysis . Here again, the material obtained is composed of a ternary nanocrystalline titanium carbonitride phase immersed in an amorphous ternary silicon carbonitride phase.

Dans le cadre de l'invention, les inventeurs ont choisi d'utiliser un type bien particulier de polymétallosilazane, en tant que polymère précéramique. Le terme « polymétallosilazane » est abondamment employé dans la littérature et désigne une grande variété de polymères contenant les éléments Si, M, C, H, N et éventuellement O. En général, les polymétallosilazanes, avec dans la majorité des cas M = Ti, i.e., polytitanosilazanes, sont obtenus, selon les techniques antérieures, selon deux méthodes constituées d'une seule étape :  In the context of the invention, the inventors have chosen to use a very particular type of polymetallosilazane, as a preceramic polymer. The term "polymetallosilazane" is used extensively in the literature and refers to a wide variety of polymers containing the elements Si, M, C, H, N and optionally O. In general, polymetallosilazanes, with in most cases M = Ti, ie, polytitanosilazanes, are obtained, according to the prior art, according to two methods consisting of a single step:

- La première consiste à faire réagir le tétrachlorure de titane T » avec un polysilazane ou avec le bis(triméthylsilyl)carbodiimide ( hhSi- N=C=N-Si(CH3)3. Cependant, des résidus chlorés peuvent se retrouver dans le polymère et dans les produits de décomposition. - La deuxième méthode consiste à faire réagir des polysilazanes ou silazanes ou le bis(triméthylsilyl)carbodiimide (CH3)3Si-N=C=N- Si(CH3)3 avec des précurseurs moléculaires contenant l'élément métallique tels que des alcoxydes métalliques ou le diméthylamide de titane Ti[N(CH3)2]4 éventuellement sous une atmosphère réductrice. Ainsi, les polymétallosilazanes préparés par réaction entre un silazane de type Si[NHCH3]4 et le diméthylamide de titane Ti[N{CH3)2]4 0- Lôffelholz, et al. supra) sont décrits dans le brevet US 5,567,832 par les mêmes auteurs pour élaborer des céramiques amorphes autour de systèmes ternaires comme Si-Ti-N et Si-Zr-N, de couleur blanche ou noire, mais nullement pour l'élaboration de nanocomposites. Ces polymères sont thermodurcissables et insolubles, quand la polymérisation est réalisée sous ammoniac. A l'inverse, ils deviennent thermoplastiques et solubles dans les solvants habituels, quand la polymérisation est réalisée avec des aminés primaires. Les polymères sont alors mis en forme pour concevoir des géométries particulières de matériaux telles que des fibres, des revêtements. Aucun exemple n'est donné sur ces formes particulières de matériaux amorphes. Aucune géométrie de type objet massif n'est mentionnée et ces matériaux ne sont pas qualifiés de décoratifs. The first is to react the titanium tetrachloride T "with a polysilazane or with bis (trimethylsilyl) carbodiimide (hhSiN = C = N-Si (CH 3) 3) .However, chlorinated residues can be found in the polymer. and in the decomposition products - The second method consists in reacting polysilazanes or silazanes or bis (trimethylsilyl) carbodiimide (CH 3 ) 3 Si-N = C = N-Si (CH 3 ) 3 with molecular precursors containing the metal elements such as metal alkoxides or Ti [N (CH 3 ) 2 ] 4 titanium dimethylamide, optionally under a reducing atmosphere, for example, the polymetallosilazanes prepared by reaction between a Si [NHCH 3 ] 4 type silazane and the dimethylamide of titanium Ti [N (CH 3 ) 2 ] 4 0- Loffellholz, et al. supra) are described in US Patent 5,567,832 by the same authors to develop amorphous ceramics around ternary systems such as Si-Ti-N and Si-Zr-N, white or black, but not for the development of nanocomposites. These polymers are thermosetting and insoluble when the polymerization is carried out under ammonia. Conversely, they become thermoplastic and soluble in the usual solvents, when the polymerization is carried out with primary amines. The polymers are then shaped to design particular geometries of materials such as fibers, coatings. No examples are given of these particular shapes of amorphous materials. No massive object type geometry is mentioned and these materials are not qualified as decorative.

D'autres publications détaillées ci-après décrivent ou utilisent des polymétallosilazanes préparés en une seule étape par condensation du précurseur métallique et du polysilazane, mais aucune de ces publications ne décrit leur utilisation pour la préparation de nanocomposites constitués de nanocristaux de phase binaire dans une matrice amorphe ou cristalline de phase binaire alpha (a : forme hexagonale/groupe d'espace P63//77) et/ou béta (β : forme hexagonale/groupe d'espace £31 c).  Other publications detailed below describe or use polymetallosilazanes prepared in a single step by condensation of the metal precursor and polysilazane, but none of these publications describes their use for the preparation of nanocomposites consisting of binary phase nanocrystals in a matrix. amorphous or crystalline alpha binary phase (a: hexagonal shape / space group P63 // 77) and / or beta (β: hexagonal form / space group £ 31 c).

Ziegler et al. Adv. Mater., 7, 1995, 380) utilise des polytitanosilazanes pour préparer des matériaux amorphes de composition Si, Ti, C et N. Ces polymétallosilazanes préparés par réaction entre des polysilazanes et le diméthylamide de titane Ti[N(CH3)2] peuvent être employés pour développer des revêtements amorphes de matériaux comme décrit dans le brevet US 6,544,657. Des revêtements à base de zirconium sont également préparés. Par ailleurs, les matériaux sont obtenus autour du système quaternaire Si-M-C-N. Ziegler et al. Adv. Mater., 7, 1995, 380) uses polytitanosilazanes to prepare amorphous materials of composition Si, Ti, C and N. These polymetallosilazanes prepared by reaction between polysilazanes and titanium dimethylamide Ti [N (CH 3) 2 ] can be employed to develop amorphous coatings of materials as described in US Patent 6,544,657. Zirconium coatings are also prepared. Moreover, the materials are obtained around the Si-MCN quaternary system.

La publication J. Ceram. Soc. 3p., 114, 2006, 502, quant à elle, mentionne l'obtention de matériaux Si-Ti-N dans lesquels le nitrure de silicium est à l'état cristallin alors que la seconde phase est du silicium. Ces matériaux sont préparés à partir de polytitanosilazanes synthétisés par réactions de dialkylamides de titane avec le perhydridopolysilazane. The publication J. Ceram. Soc. 3p., 114, 2006, 502, for its part, mentions obtaining Si-Ti-N materials in which the silicon nitride is in the crystalline state while the second phase is silicon. These Materials are prepared from polytitanosilazanes synthesized by titanium dialkylamide reactions with perhydridopolysilazane.

Dans le brevet US 5,436,398, des polymétallosilazanes sont également utilisés pour préparer des formes particulières de céramiques comme des disques ou des revêtements. Ces polymétallosilazanes tels que des polytitanosilazanes et des polyzirconosilazanes sont obtenus par réaction de polysilazanes avec des alcoxydes métalliques et sont utilisés pour l'obtention de céramiques amorphes et nullement de nanocomposites.  In US Pat. No. 5,436,398, polymetallosilazanes are also used to prepare particular shapes of ceramics such as discs or coatings. These polymetallosilazanes such as polytitanosilazanes and polyzirconosilazanes are obtained by reaction of polysilazanes with metal alkoxides and are used to obtain amorphous ceramics and in no way nanocomposites.

Les inventeurs ont mis en évidence que de tels polymétallosilazanes n'étaient pas adaptés à la formation de pièces massives.  The inventors have demonstrated that such polymetallosilazanes were not suitable for the formation of massive pieces.

Par ailleurs, il est important de souligner qu'aucun des documents de l'état de la technique ci-dessus mentionnés qui décrivent la préparation de nanocomposites ou d'une phase nanocristalline dispersée dans une phase amorphe ne mentionnent une possibilité de mise en forme des polymères précéramiques employés et/ou des nanocomposites obtenus à partir de ces polymères. De plus, dans ces documents, l'obtention de nanocomposites qui combinent une phase binaire nanocristalline de nitrure métallique et une matrice amorphe ou cristalline binaire de nitrure de silicium n'est pas mentionnée. Par ailleurs, aucun de ces documents ne décrit la formation d'un polymère de type polymétallosilazane dans le système M-Si-N (M = Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W) capable de combiner un comportement thermoplastique à basse température et un haut rendement céramique pour fabriquer des objets massifs de type nanocomposite. Enfin, les articles mentionnés ci-dessus n'évoquent pas la possibilité de contrôler la couleur des nanocomposites qu'ils soient sous forme de micropoudres ou d'objets massifs.  Furthermore, it is important to emphasize that none of the documents of the state of the art mentioned above which describe the preparation of nanocomposites or of a nanocrystalline phase dispersed in an amorphous phase mention a possibility of shaping the preceramic polymers employed and / or nanocomposites obtained from these polymers. Moreover, in these documents, obtaining nanocomposites which combine a nanocrystalline binary phase of metal nitride and an amorphous or crystalline binary matrix of silicon nitride is not mentioned. Moreover, none of these documents describes the formation of a polymetallosilazane-type polymer in the M-Si-N system (M = Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W) capable of combining a low temperature thermoplastic behavior and a high ceramic yield to make nanocomposite type solid objects. Finally, the articles mentioned above do not evoke the possibility of controlling the color of the nanocomposites whether in the form of micropowders or massive objects.

Dans ce contexte, un des objectifs de la présente invention est de fournir de nouveaux polymétallosilazanes qui offrent une possibilité de mise en forme directe ou indirecte sur les nanocomposites obtenus à partir de ces polymères.  In this context, one of the objectives of the present invention is to provide new polymetallosilazanes which offer a possibility of direct or indirect shaping on the nanocomposites obtained from these polymers.

Un autre objectif de la présente invention est de fournir de nouveaux polymétallosilazanes qui puissent conduire à des nanocomposites présentant des propriétés décoratives. Pour cela les inventeurs ont choisi de mettre au point de nouveaux polymétallosilazanes qui puissent conduire à des nanocomposites comportant une phase binaire nanocristalline de nitrure métallique et une matrice amorphe ou cristalline de nitrure de silicium. Une telle structure, par rapport au matériau de l'art antérieur qui comporte une phase nanocristalline ternaire et/ou une matrice ternaire, permet de contrôler la couleur des matériaux obtenus, et ainsi obtenir des matériaux qui présentent des propriétés décoratives, en fonction du choix du métal des nanocristaux de nitrure métallique. Aussi, un des objectifs de la présente invention est de fournir de nouveaux polymétallosilazanes qui, en fonction de leur composition, permettent de moduler et contrôler la couleur des nanocomposites qui pourront être obtenus à partir de ces polymétallosilazanes. Another object of the present invention is to provide novel polymetallosilazanes which can lead to nanocomposites having decorative properties. For this the inventors have chosen to develop new polymetallosilazanes which can lead to nanocomposites comprising a nanocrystalline metal nitride binary phase and an amorphous or crystalline matrix of silicon nitride. Such a structure, with respect to the material of the prior art which comprises a ternary nanocrystalline phase and / or a ternary matrix, makes it possible to control the color of the materials obtained, and thus obtain materials which have decorative properties, depending on the choice metal nanocrystals of metal nitride. Also, one of the objectives of the present invention is to provide novel polymetallosilazanes which, depending on their composition, make it possible to modulate and control the color of the nanocomposites that can be obtained from these polymetallosilazanes.

Un autre objectif de la présente invention est de fournir de nouveaux polymétallosilazanes qui permettent de conduire à des nanocomposites qui présentent des propriétés mécaniques satisfaisantes, et notamment améliorées par rapport aux matériaux de l'art antérieur qui comprennent des nanoparticules amorphes de forme ternaire.  Another objective of the present invention is to provide novel polymetallosilazanes which make it possible to lead to nanocomposites which have satisfactory mechanical properties, and in particular improved with respect to the materials of the prior art which comprise amorphous nanoparticles of ternary form.

Un autre objectif de la présente invention est de fournir de nouveaux polymétallosilazanes qui permettent de conduire à des nanocomposites sous la forme d'objets massifs. Dans le cadre de l'invention, par « objet massif », on entend un objet autosupporté d'au moins un millimètre d'épaisseur et, de préférence, de géométrie simple telle qu'un cylindre ou un parallélépipède.  Another object of the present invention is to provide novel polymetallosilazanes which make it possible to lead to nanocomposites in the form of solid objects. In the context of the invention, the term "solid object" means a self-supporting object of at least one millimeter in thickness and, preferably, of simple geometry such as a cylinder or a parallelepiped.

Un autre objectif de la présente invention est de fournir de nouveaux polymétallosilazanes qui pourront combiner un comportement thermoplastique à basse température et un haut rendement céramique pour fabriquer des objets massifs de type nanocomposite.  Another object of the present invention is to provide novel polymetallosilazanes which will be able to combine low temperature thermoplastic behavior and high ceramic yield to make nanocomposite solid objects.

Dans le cadre de l'invention, les inventeurs se proposent d'utiliser de nouveaux polymétallosilazanes. Aussi, la présente invention concerne des polymétallosilazanes modifiés, caractérisés en ce qu'ils sont susceptibles d'être obtenus selon un procédé comprenant les étapes successives suivantes : a) réaction d'un polysilazane avec une entité moléculaire comprenant au moins un métal de transition et au moins un groupement carboné, pour obtenir un polymère de type polymétallosilazane et In the context of the invention, the inventors propose to use new polymetallosilazanes. Also, the present invention relates to modified polymetallosilazanes, characterized in that they are capable of being obtained according to a process comprising the following successive steps: a) reacting a polysilazane with a molecular entity comprising at least one transition metal and at least one carbon group, to obtain a polymetallosilazane type polymer and

b) réaction d'ammonolyse du polymétallosilazane obtenu pour éliminer au moins partiellement les groupements carbonés, tout en augmentant le degré de réticulation du polymère. b) ammonolysis reaction of the polymetallosilazane obtained to at least partially remove the carbon groups, while increasing the degree of crosslinking of the polymer.

Selon un mode de réalisation particulier, l'étape b) peut être suivie d'une mise en forme à chaud du polymétallosilazane modifié obtenu permettant d'obtenir une forme densifiée du polymère par déformation plastique.  According to a particular embodiment, step b) may be followed by hot shaping of the modified polymetallosilazane obtained making it possible to obtain a densified form of the polymer by plastic deformation.

Dans le cadre de l'invention, les inventeurs ont prévu d'ajouter à la deuxième méthode précédemment décrite utilisée dans l'art antérieur pour la synthèse de polymétallosilazanes, une seconde étape d'ammonolyse pour que les polymétallosilazanes synthétisés puissent combiner comportement plastique et haut rendement céramique, afin de permettre, notamment, la préparation d'objets massifs. L'étape d'ammonolyse post- polymérisation conduisant aux polymetallosilazanes modifiés conformes à l'invention permet d'optimiser l'aptitude au compactage du polymère obtenu, ainsi que le rendement céramique obtenu avec ce polymère. Par ailleurs, elle confère au polymère polysilazane obtenu une bonne tenue morphologique, une fois que ce dernier est mis en forme au cours de sa transformation en nanocomposites.  In the context of the invention, the inventors have planned to add to the second method previously described used in the prior art for the synthesis of polymetallosilazanes, a second ammonolysis step so that the synthesized polymetallosilazanes can combine plastic behavior and high ceramic yield, to allow, in particular, the preparation of massive objects. The post-polymerization ammonolysis step leading to the modified polymetallosilazanes in accordance with the invention makes it possible to optimize the compactability of the polymer obtained, as well as the ceramic yield obtained with this polymer. Moreover, it gives the polysilazane polymer obtained a good morphological behavior, once the latter is shaped during its transformation into nanocomposites.

L'invention a également pour objet des matériaux nanocomposites sous la forme d'un objet massif comprenant une matrice composée d'une forme binaire amorphe ou cristalline de nitrure de silicium, dans laquelle sont répartis des nanocristaux d'au moins un nitrure de métal de transition de forme binaire.  The subject of the invention is also nanocomposite materials in the form of a solid object comprising a matrix composed of an amorphous or crystalline binary form of silicon nitride, in which nanocrystals of at least one metal nitride of nanoparticles are distributed. transition of binary form.

Selon un autre de ses aspects, l'invention concerne également un procédé de préparation d'un nanocomposite comprenant une matrice composée d'une forme binaire amorphe ou cristalline de nitrure de silicium, dans laquelle sont répartis des nanocristaux d'un nitrure de métal de transition de structure binaire, se présentant sous la forme de particules, de fibres micrométriques continues, de nanofibres ou de nanotubes, d'un revêtement, d'un composite d'infiltration d'une préforme fibreuse ou encore sous la forme d'un objet massif caractérisé en ce qu'il met en œuvre une étape de pyrolyse d'un polymétallosilazane selon l'invention. According to another of its aspects, the invention also relates to a process for preparing a nanocomposite comprising a matrix composed of an amorphous or crystalline silicon nitride binary form, in which nanocrystals of a nitride of silicon metal are distributed. binary structure transition, in the form of particles, continuous micrometric fibers, nanofibers or nanotubes, a coating, a composite infiltration of a fibrous preform or in the form of a solid object characterized in that it implements a pyrolysis step polymetallosilazane according to the invention.

Selon une variante de mise en œuvre du procédé, spécialement adaptée à la préparation d'objets massifs, ce dernier comprend une étape de mise en forme par compactage, après l'étape de pyrolyse. Par exemple, cette étape de mise en forme est réalisée par frittage, éventuellement avec un traitement plasma.  According to a variant of implementation of the method, especially adapted to the preparation of solid objects, the latter comprises a compaction shaping step, after the pyrolysis step. For example, this shaping step is performed by sintering, optionally with a plasma treatment.

Selon une autre variante de mise en œuvre, spécialement adapté à la préparation d'objets massifs, ce dernier comprend une étape de mise en forme par compactage, avant l'étape de pyrolyse. Par exemple, cette étape de mise en forme par compactage est réalisée à une température appartenant à la gamme allant de 20 à 400°C, de préférence de 50 à 150°C.  According to another variant of implementation, especially adapted to the preparation of solid objects, the latter comprises a compacting shaping step, before the pyrolysis step. For example, this compacting shaping step is carried out at a temperature in the range of from 20 to 400 ° C, preferably from 50 to 150 ° C.

La description ci-après permet de mieux comprendre l'invention. The description below provides a better understanding of the invention.

L'étape a) conduisant au polymétallosilazane selon l'invention est réalisée de manière classique. Le polysilazane utilisé est synthétisé, selon les techniques utilisées dans l'art antérieur précédemment décrites, à partir d'halogénoalkylsilane, tel que le dichlorométhylsilane. Par exemple, une réaction de silazanolysation d'un halogénoalkylsilane avec l'hexaméthyldisilazane (HMDS) ou à une ammonolyse est effectuée ou, de préférence, une réaction d'ammonolyse, par action de l'amidure de lithium (LiNH2) ou préférentiellement d'ammoniac, d'un halogénoalkylsilane, est réalisée dans un solvant tel que le toluène ou le xylène, par exemple à une température de 0°C. Le polysilazane utilisé se trouve sous forme liquide à température ambiante ou sous forme solide et sera alors solubilisé dans un solvant approprié à l'étape b). Le polysilazane est, par exemple, un perhydropolysilazane, un polyméthylsilazane, un polydiméthylsilazane, un polymétylvinylsilazane, un polyvinylsilazane, ou un copolysilazane, le polyméthylsilazane étant préféré. A titre d'exemple de métal de transition qui peut être utilisé et incorporé dans l'entité moléculaire carbonée utilisée à l'étape a), on peut citer Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo et W. L'entité moléculaire comprenant au moins un métal de transition et au moins un groupement carboné est, de préférence, choisie parmi les alkylamides de formule M(NR2)X et les alcoxydes de formule M(OR)x dans lesquels M représente un métal de transition, R identique ou différent représente une chaîne alkyle du type méthyle et/ou éthyle et x est égal à 3, 4, 5 ou 6 dépendant de la coordinance du métal M. Step a) leading to the polymetallosilazane according to the invention is carried out in a conventional manner. The polysilazane used is synthesized, according to the techniques used in the prior art previously described, from haloalkylsilane, such as dichloromethylsilane. For example, a silazanolysis reaction of a haloalkylsilane with hexamethyldisilazane (HMDS) or an ammonolysis is carried out or, preferably, an ammonolysis reaction, by action of lithium amide (LiNH 2 ) or preferably of ammonia, a haloalkylsilane, is carried out in a solvent such as toluene or xylene, for example at a temperature of 0 ° C. The polysilazane used is in liquid form at room temperature or in solid form and will then be solubilized in a suitable solvent in step b). The polysilazane is, for example, a perhydropolysilazane, a polymethylsilazane, a polydimethylsilazane, a polymethylvinylsilazane, a polyvinylsilazane, or a copolysilazane, polymethylsilazane being preferred. As an example of a transition metal that can be used and incorporated into the carbon-based molecular entity used in step a), mention may be made of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo and W. The molecular entity comprising at least one transition metal and at least one carbon group is preferably chosen from alkylamides of formula M (NR 2 ) X and alkoxides of formula M (OR) x in which M represents a metal transition, identical or different R represents an alkyl chain of the methyl and / or ethyl type and x is equal to 3, 4, 5 or 6 depending on the coordination of the metal M.

A titre d'exemple d'entités moléculaires comprenant au moins un métal de transition et au moins un groupement carboné, on peut citer Ti[N(CH3)2]4, Ti[N{CH2CH3)2k Zr[l\l(CH3)2]4, Zr[N(CH2CH3)2k Zr[N(CH2CH3)(CH3)k Hf[N(CH3)2k Hf[N(CH2CH3)2]4, Hf[N(CH2CH3)(CH3)]4, Ti[0(CH2CH3)]4, Zr[0(CH2CH3)]4. By way of example of molecular entities comprising at least one transition metal and at least one carbon group, mention may be made of Ti [N (CH 3 ) 2 ] 4 and Ti [N {CH 2 CH 3 ) 2k Zr [l \ l (CH 3) 2] 4, Zr [N (CH 2 CH 3) 2 k Zr [N (CH 2 CH 3) (CH 3) k Hf [N (CH 3) 2 k Hf [N (CH 2 CH 3 ) 2 ] 4 , Hf [N (CH 2 CH 3 ) (CH 3 )] 4 , Ti [O (CH 2 CH 3 )] 4 , Zr [O (CH 2 CH 3 )] 4 .

Le rapport molaire polysilazane/entité moléculaire contenant le métal de transition est typiquement sélectionné dans la gamme allant de 0,5 à 15. Ce rapport molaire qui va déterminer le rapport Si/M dans le matériau composite, qui va être ultérieurement obtenu, a une influence sur le rendement de synthèse, sur l'ammonolyse, sur la plasticité et le rendement céramique du polymétallosilazane modifié qui va être obtenu, sur la température d'obtention des nanocomposites ainsi que sur leurs propriétés physiques. A ce stade, il est possible d'introduire simultanément une seule entité moléculaire contenant un métal de transition ou plusieurs sortes, par exemple deux sortes, d'entités moléculaires contenant chacune un métal de transition différents, de manière à avoir plusieurs métaux au sein du même polymère. La réaction entre le polysilazane et l'entité moléculaire comprenant au moins un métal de transition et au moins un groupement carboné est, par exemple réalisée à une température de 65 à 120°C, pendant 48 à 120 heures. Le temps de réaction dépend de la coordinence de l'élément métallique considéré. Il est possible d'utiliser un catalyseur, tel que le butyl lithium qui augmente la vitesse de réaction entre le polysilazane et le précurseur moléculaire contenant l'élément métallique ainsi que le degré de réticulation du polymère. Le choix du solvant dépend du polysilazane utilisé. Cette réaction est, de préférence réalisée dans un solvant dans lequel le polysilazane de départ et le polymétallosilazane obtenu sont solubles. A titre d'exemple, on peut citer le tetrahydrofurane (THF) et le toluène et l'éther diéthylique. La réaction est alors menée à la température de reflux du solvant sélectionné. Après réaction à la température de reflux du solvant, la solution obtenue est, le plus souvent, refroidie sous courant d'argon et le solvant est évaporé sous pression réduite dynamique à une température comprise entre 25 et 150°C, et préferentiellement entre 50 et 100°C pour générer un polymère intermédiaire. Le polymère obtenu propose une couleur qui varie avec la nature de l'élément métallique incorporé dans le précurseur moléculaire contenant l'élément métallique mais également avec le rapport Si/M ftxé au préalable. The molar ratio polysilazane / molecular entity containing the transition metal is typically selected in the range of 0.5 to 15. This molar ratio which will determine the Si / M ratio in the composite material, which will be subsequently obtained, has a influence on the synthesis yield, on the ammonolysis, on the plasticity and the ceramic yield of the modified polymetallosilazane which will be obtained, on the nanocomposite production temperature as well as on their physical properties. At this stage, it is possible to simultaneously introduce a single molecular entity containing a transition metal or several kinds, for example two kinds, of molecular entities each containing a different transition metal, so as to have several metals within the same polymer. The reaction between the polysilazane and the molecular entity comprising at least one transition metal and at least one carbon group is, for example, carried out at a temperature of 65 to 120 ° C. for 48 to 120 hours. The reaction time depends on the coordination of the metal element under consideration. It is possible to use a catalyst, such as butyl lithium, which increases the reaction rate between the polysilazane and the molecular precursor containing the metal element, as well as the degree of crosslinking of the polymer. The choice of solvent depends on the polysilazane used. This reaction is preferably carried out in a solvent in which the starting polysilazane and the polymetallosilazane obtained are soluble. By way of example, mention may be made of tetrahydrofuran (THF) and toluene and diethyl ether. The reaction is then conducted at the reflux temperature of the selected solvent. After reaction at the reflux temperature of the solvent, the solution obtained is, for the most part, cooled under an argon stream and the solvent is evaporated under dynamic reduced pressure at a temperature of between 25 and 150 ° C., and preferably between 50 and 100 ° C to generate an intermediate polymer. The polymer obtained provides a color that varies with the nature of the metal element incorporated in the molecular precursor containing the metal element but also with the Si / M ratio previously fixed.

La réaction d'ammonolyse de l'étape b) est réalisée sous action d'ammoniac. L'ammoniac a pour but de favoriser des réactions nucléophiles et donc de remplacer une partie des groupements présents initialement autour du métal M (par exemple diméthylamino) par des groupements NH2 et/ou NH. L'ammoniac doit être en contact direct avec le polymère pour assurer la réaction. Par exemple, à froid, l'ammoniac est introduit directement dans une solution de polymères dans un solvant anhydre. Le temps de réaction dépend de la température et de la teneur en groupements diméthylamino et alcoxyde du mélange. La réaction est, par exemple réalisée à une température située dans la gamme allant de -50 à 400°C, de préférence dans la gamme allant de -40 à 200°C. Une ammonolyse à basse température, par exemple à une température inférieure à 0°C et, par exemple de l'ordre de -40°C, représente un bon compromis réactivité/coût/facilité de mise en œuvre de l'étape d'ammonolyse/propriétés du polymétallosilazanes modifié obtenu. Le temps de réaction est, par exemple, de 24 à 120 heures. Le plus souvent, la réaction est maintenue jusqu'à ce qu'un changement de couleur s'opère. Cette réaction est, de préférence réalisée dans un solvant dans lequel le polymétallosilazane de départ et le polymétallosilazane modifié obtenu sont solubles. A titre d'exemple, on peut citer le tetrahydrofurane (THF) et le toluène. La synthèse des polymétallosilazanes réalisée à l'étape a) doit être menée sous atmosphère contrôlée en raison de la sensibilité de ces produits vis-vis de l'oxygène et surtout de l'humidité. Leur préparation pourra, être réalisée sous tout type d'atmosphère inerte, du type argon ou azote. La réaction d'ammonolyse réalisée à l'étape b) peut être effectuée sous atmosphère ammoniac ou sous atmosphère contrôlée du type argon ou azote contenant la quantité d'ammoniac nécessaire. The ammonolysis reaction of step b) is carried out under the action of ammonia. The purpose of the ammonia is to promote nucleophilic reactions and therefore to replace part of the groups initially present around the metal M (for example dimethylamino) with NH 2 and / or NH groups. The ammonia must be in direct contact with the polymer to ensure the reaction. For example, when cold, the ammonia is introduced directly into a solution of polymers in an anhydrous solvent. The reaction time depends on the temperature and the dimethylamino and alkoxide content of the mixture. The reaction is, for example, carried out at a temperature in the range of -50 to 400 ° C, preferably in the range of -40 to 200 ° C. Ammonolysis at low temperature, for example at a temperature below 0 ° C and, for example of the order of -40 ° C, represents a good compromise reactivity / cost / ease of implementation of the ammonolysis step / properties of the modified polymetallosilazane obtained. The reaction time is, for example, 24 to 120 hours. Most often, the reaction is maintained until a color change occurs. This reaction is preferably carried out in a solvent in which the starting polymetallosilazane and the modified polymetallosilazane obtained are soluble. By way of example, mention may be made of tetrahydrofuran (THF) and toluene. The synthesis of the polymetallosilazanes carried out in step a) must be carried out under a controlled atmosphere because of the sensitivity of these products with respect to oxygen and especially moisture. Their preparation may be carried out under any type of inert atmosphere, argon or nitrogen type. The ammonolysis reaction carried out in step b) can be carried out under an ammonia atmosphere or under a controlled argon or nitrogen atmosphere containing the amount of ammonia required.

D'une manière générale, les polymétallosilazanes sont définis par un réseau tridimensionnel de chaînes polysilazanes réticulées par l'intermédiaire de groupements pontants incorporant le métal de transition. En d'autres termes, les polymétallosilazanes peuvent être définis comme un assemblage de chaînes de type polysilazane : In general, polymetallosilazanes are defined by a three-dimensional network of crosslinked polysilazane chains via bridging groups incorporating the transition metal. In other words, the polymetallosilazanes can be defined as an assembly of polysilazane type chains:

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dans laquelle : in which :

- M est un métal de transition, par exemple choisi parmi Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo et W, M is a transition metal, for example chosen from Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo and W,

- a et b correspondent au rapport molaire Si/M fixé durant la réaction de l'étape a),  a and b correspond to the molar ratio Si / M fixed during the reaction of step a),

- R1 et R2 identiques ou différents représentent, chacun indépendamment l'un de l'autre, un atome d'hydrogène, un groupe alkyle ou alcényle, ou aminoalkyle, préférentiellement un atome d'hydrogène ou un groupe -CH3, - CH=CH2 ou -N(H)R4 avec R4 qui représente un atome d'hydrogène ou un atome de silicium d'une autre chaîne polysilazane, - R 1 and R 2 are identical or different, each independently of one another, a hydrogen atom, an alkyl or alkenyl group, or aminoalkyl, preferably a hydrogen atom or a group -CH 3 , - CH = CH2 or -N (H) R 4 with R 4 which represents a hydrogen atom or a silicon atom of another polysilazane chain,

- R3 représente : R 3 represents:

- soit un groupement réticulant incorporant l'élément métallique de type -M(R5)Z avec z qui dépend du degré de coordination (coordinence) du métal M et R5 qui représente soit un groupement issu de l'entité moléculaire de départ comprenant le métal de transition, par exemple un groupe amino, alkylamino, arylamino, alcoxyde (saturée ou insaturée), alkyle, aryle et plus généralement tout groupement labile à base de C, N, H, O, P ou S, étant entendu que R5 ne peut pas être un atome d'halogène (Cl, Br, I, F), soit l'atome d'azote d'une autre chaîne polysilazane, - soit un atome d'azote d'une autre chaîne polysilazane. or a crosslinking group incorporating the metal element of the type -M (R 5 ) Z with z which depends on the degree of coordination (coordination) of the metal M and R 5 which represents either a group originating from the starting molecular entity comprising the transition metal, for example an amino, alkylamino, arylamino, alkoxide (saturated or unsaturated), alkyl, aryl and more generally any leaving group based on C, N, H, O, P or S, it being understood that R 5 can not be a halogen atom (Cl, Br, I, F), or the nitrogen atom of another polysilazane chain, or a nitrogen atom of another polysilazane chain.

Selon une variante de réalisation, différents métaux de transition peuvent être introduits dans un même polymétallosilazane dans l'objectif d'optimiser les propriétés physiques et décoratives des nanocomposites ultérieurement obtenus.  According to an alternative embodiment, different transition metals may be introduced into the same polymetallosilazane in order to optimize the physical and decorative properties of the nanocomposites subsequently obtained.

Par la suite, les polymères thermoplastiques polymétallosilazanes selon l'invention peuvent conduire, par décomposition thermo-chimique, à l'obtention de nanocomposites. Cette décomposition thermo-chimique conduit à la génération in situ de nanocristaux de nitrure métallique sous forme binaire au sein d'une matrice amorphe ou cristalline de nitrure de silicium Si3N4. Ces nanocomposites sont obtenus, par traitement thermique du type pyrolyse, avec ou sans étape de mise en forme, en fonction du type de nanocomposite recherché. Dans le cadre de l'invention, les polymétallosilazanes sont préparés de manière à générer des nanocomposites, par exemple sous la forme de micropoudres ou d'objets massifs avec des propriétés de coloration et/ou de dureté intrinsèques spécifiquement adaptées à des applications multiples. A titre d'exemples d'application, on peut citer les applications horlogères ou joaillières, les applications dans le domaine des outils de coupe et de finition, ainsi que dans le domaine de l'électronique et des matériaux de structure (matériaux composites). Subsequently, the polymetallosilazane thermoplastic polymers according to the invention can lead, by thermo-chemical decomposition, to obtain nanocomposites. This thermochemical decomposition leads to the in situ generation of metal nitride nanocrystals in binary form within an amorphous or crystalline matrix of Si 3 N 4 silicon nitride. These nanocomposites are obtained by thermal treatment of the pyrolysis type, with or without a shaping step, depending on the type of nanocomposite desired. In the context of the invention, the polymetallosilazanes are prepared so as to generate nanocomposites, for example in the form of micropowders or solid objects with intrinsic color and / or hardness properties specifically adapted to multiple applications. Examples of applications that may be mentioned include watchmaking or jewelery applications, applications in the field of cutting and finishing tools, as well as in the field of electronics and structural materials (composite materials).

Dans le cadre de l'invention, les nanocomposites obtenus comprennent une matrice comprenant une forme binaire amorphe ou cristalline de nitrure de silicium, dans laquelle sont répartis des nanocristaux d'au moins un nitrure de métal de transition de structure binaire. Dans le cadre de l'invention, les nanocomposites obtenus sont de préférence constitués exclusivement d'une matrice comprenant une forme binaire amorphe ou cristalline de nitrure de silicium S13N4, dans laquelle sont répartis des nanocristaux d'au moins un nitrure de métal de transition de structure binaire. Par « constitué exclusivement », on entend notamment que la matrice de nitrure de silicium binaire et les nanocristaux de nitrure métallique binaire représentent au moins 97 % de la masse totale du matériau nanocomposite obtenu. En particulier, moins de 2% en masse d'oxygène est présent au sein du matériau nanocomposite obtenu. De manière préférée, les nanocomposites selon l'invention sont constituées exclusivement soit d'une matrice constituée exclusivement d'une forme binaire amorphe de nitrure de silicium (. -SiaN- , dans laquelle sont répartis des nanocristaux d'un seul nitrure de métal de transition de structure binaire ou des cristaux d'un nitrure de métal de transition de structure binaire et des cristaux d'un nitrure d'un autre métal de transition de structure binaire(/7c-MN) (appelé nc-MN/a- S13N4 soit d'une matrice constituée exclusivement d'une forme binaire cristalline de nitrure de silicium (C-S13N4), dans laquelle sont répartis des nanocristaux d'un seul ou plusieurs nitrure(s) de métal de transition de structure binaire (/7C-MN), (appelé /7c-MN/c-Si3N4), avec M qui représente un métal de transition tel que Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo ou W. Ces matériaux présentent une couleur modulable en fonction de la nature du métal et des conditions expérimentales. Les nanocristaux présentent, le plus souvent, une plus grande taille appartenant à la gamme allant de 1 à 100 nm. Les nanocristaux sont répartis de façon homogène au sein de la matrice. Les matériaux nanocomposites selon l'invention ont une couleur homogène qui rend compte de la répartition homogène des nanocristaux. Les propriétés structurales et morphologiques des matériaux composites selon l'invention sont également homogènes. Par ailleurs, le nitrure de silicium constituant la matrice est stable thermiquement. In the context of the invention, the nanocomposites obtained comprise a matrix comprising an amorphous or crystalline binary form of silicon nitride, in which nanocrystals of at least one transition metal nitride of binary structure are distributed. In the context of the invention, the nanocomposites obtained are preferably composed exclusively of a matrix comprising an amorphous or crystalline binary form of silicon nitride S13N4, in which are distributed nanocrystals of at least one transition metal nitride of binary structure. By "exclusively constituted" is meant in particular that the binary silicon nitride matrix and the binary metal nitride nanocrystals represent at least 97% of the total mass of the material nanocomposite obtained. In particular, less than 2% by weight of oxygen is present within the nanocomposite material obtained. Preferably, the nanocomposites according to the invention consist exclusively of either a matrix consisting exclusively of an amorphous binary form of silicon nitride (.SiN-), in which are distributed nanocrystals of a single metal nitride of bit structure transition or crystals of a transition metal nitride of binary structure and crystals of a nitride of another transition metal of binary structure (/ 7c-MN) (called nc-MN / a-S13N4 or a matrix consisting exclusively of a crystalline binary form of silicon nitride (C-S13N4), in which nanocrystals of a single or more transition metal nitride (s) of binary structure (/ 7C-) are distributed; MN), (called / 7c-MN / c-Si 3 N4), with M representing a transition metal such as Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo or W. These materials have a color modulated according to the nature of the metal and the experimental conditions. most often have a larger size in the range of 1 to 100 nm. The nanocrystals are distributed homogeneously within the matrix. The nanocomposite materials according to the invention have a homogeneous color which accounts for the homogeneous distribution of the nanocrystals. The structural and morphological properties of the composite materials according to the invention are also homogeneous. Moreover, the silicon nitride constituting the matrix is thermally stable.

Lorsque la matrice de nitrure de silicium est cristalline, la forme cristalline du nitrure de silicium est la phase alpha (a : forme hexagonale/groupe d'espace P63//7?) et/ou béta (β :forme hexagonale/groupe d'espace /31c) et varie en fonction de la température et la nature du précurseur contenant l'élément métallique.  When the silicon nitride matrix is crystalline, the crystalline form of the silicon nitride is the alpha phase (a: hexagonal form / space group P63 // 7?) And / or beta (β: hexagonal form / group of space / 31c) and varies depending on the temperature and the nature of the precursor containing the metal element.

Ces nanocomposites peuvent se trouver sous différentes formes, notamment sous la forme de particules, de fibres micrométriques continues, de nanofibres ou de nanotubes, d'un revêtement, d'un composite d'infiltration d'une préforme fibreuse ou encore sous la forme d'un objet massif, du type monolithe. Les nanocomposites sous la forme d'objets massifs font partie intégrante de l'invention. These nanocomposites can be in various forms, in particular in the form of particles, continuous micrometric fibers, nanofibers or nanotubes, a coating, a composite infiltration of a fibrous preform or in the form of 'an object massive, monolithic type. Nanocomposites in the form of massive objects form an integral part of the invention.

Les polymétallosilazanes selon l'invention peuvent être mis en œuvre pour concevoir des objets massifs, sans addition d'agents liants ou d'additifs de frittage. De tels matériaux présentent une excellente densité relative.  The polymetallosilazanes according to the invention can be used to design solid objects without the addition of binding agents or sintering additives. Such materials have an excellent relative density.

Lorsqu'une mise en forme est nécessaire, deux stratégies sont envisageables.  When formatting is necessary, two strategies are possible.

Selon la première stratégie (également nommée stratégie 1), le polymétallosilazane peut être mis en forme antérieurement à sa décomposition thermo-chimique, réalisée par pyrolyse. Dans ce cas, une mise en forme à chaud du polymère est réalisée. L'étape de mise en forme à chaud peut être effectuée à une température comprise dans la gamme allant de la température ambiante (typiquement 20°C) à 400 °C, et de préférence dans la gamme allant de 50 à 150 °C.  According to the first strategy (also called strategy 1), the polymetallosilazane may be shaped prior to its thermo-chemical decomposition, carried out by pyrolysis. In this case, hot forming of the polymer is carried out. The hot shaping step can be carried out at a temperature in the range of room temperature (typically 20 ° C) to 400 ° C, and preferably in the range of 50 to 150 ° C.

L'étape de mise en forme est fonction de la forme que l'on souhaite donner au nanocomposite. Dans le cas d'un objet massif, une simple étape de compactage dans un moule correspondant à la forme choisie pourra être effectuée. L'objet massif de type nanocomposite peut être obtenu indifféremment sous la forme d'une pièce de géométrie simple (e.g. cylindre) usinable ou sous la forme d'une pièce d'architecture plus complexe, de géométrie maîtrisée, nécessitant très peu d'usinage post-synthèse et cela au moyen de moules appropriés. Par exemple, le polymère peut être compacté au moyen d'une presse uniaxiale et d'un moule chauffant à une température comprise dans la gamme allant de la température ambiante (typiquement 20°C) à 400 °C, et de préférence dans la gamme allant de 50 à 150°C, le tout étant disposé dans une enceinte sous une atmosphère d'azote protégeant le polymère de l'humidité et de l'air ambiant. Le compactage peut être réalisé à une pression comprise dans la gamme allant de 25 à 500 MPa et préférentiellement dans la gamme allant de 25 à 150 MPa. Le temps de maintien à la température de compactage est, avantageusement, d'au moins 30 minutes. Dans le cas, d'un nanocomposite d'infiltration d'une préforme fibreuse, la préforme fibreuse sera préalablement infiltrée avec le polymétallosilazane modifié selon l'invention. Pour former des fibres micrométriques continues, le polymétallosilazane modifié selon l'invention sera soumis à une extrusion. Pour former des nanotubes ou des nanofils, une étape d'imprégnation d'un réseau de pores, avec le polymétallosilazane modifié selon l'invention pourra être prévu. The shaping step is a function of the shape that one wishes to give the nanocomposite. In the case of a massive object, a simple compaction step in a mold corresponding to the chosen shape can be performed. The solid object of nanocomposite type can be obtained indifferently in the form of a workpiece of simple geometry (eg cylinder) machinable or in the form of a more complex piece of architecture, controlled geometry, requiring very little machining post-synthesis and this by means of appropriate molds. For example, the polymer can be compacted by means of a uniaxial press and a heating mold at a temperature in the range of room temperature (typically 20 ° C) to 400 ° C, and preferably in the range ranging from 50 to 150 ° C, the whole being arranged in a chamber under a nitrogen atmosphere protecting the polymer from humidity and ambient air. Compaction can be carried out at a pressure in the range of 25 to 500 MPa and preferably in the range of 25 to 150 MPa. The holding time at the compaction temperature is advantageously at least 30 minutes. In the case of an infiltration nanocomposite of a fibrous preform, the fibrous preform will be infiltrated beforehand with the modified polymetallosilazane according to the invention. To form continuous micrometric fibers, the modified polymetallosilazane according to the invention will be extruded. To form nanotubes or nanowires, a step of impregnating a pore network with the modified polymetallosilazane according to the invention may be provided.

Selon cette première stratégie, le polymétallosilazane est réticulé par traitement thermique pour être compacté en une forme densifiée par déformation plastique du polymère. Cette étape de réticulation/compactage est généralement précédée d'une étape de broyage du polymétallosilazane, éventuellement suivie d'une étape d'homogénéisation de la taille des particules de polymétallosilazane obtenues, par exemple par tamisage. Le polymère compacté obtenu peut ensuite être transformé par pyrolyse. La forme polymère densifiée par compactage à chaud est alors pyrolysée entre 800 et 1800°C pour générer les structures désirées comportant une phase binaire nanocristalline de nitrure métallique et une matrice amorphe ou cristalline de nitrure de silicium en fonction de la température du procédé sous ammoniac et sous azote ou argon et de la nature du précurseur contenant l'élément métallique. Il est possible selon ce procédé d'obtenir tout type de formes telles que des fibres micrométriques continues, des nanofibres ou des nanotubes, des revêtements, des composites d'infiltration d'une préforme fibreuse et, en particulier, des objets massifs nanocomposites.  According to this first strategy, the polymetallosilazane is crosslinked by heat treatment to be compacted into a densified form by plastic deformation of the polymer. This crosslinking / compaction step is generally preceded by a grinding step of the polymetallosilazane, optionally followed by a step of homogenizing the size of the polymetallosilazane particles obtained, for example by sieving. The compacted polymer obtained can then be converted by pyrolysis. The densified polymer form by hot compaction is then pyrolyzed at between 800 and 1800 ° C. to generate the desired structures comprising a nanocrystalline binary phase of metal nitride and an amorphous or crystalline matrix of silicon nitride as a function of the temperature of the ammonia process and under nitrogen or argon and the nature of the precursor containing the metal element. It is possible according to this method to obtain any type of shapes such as continuous micrometric fibers, nanofibers or nanotubes, coatings, infiltration composites of a fibrous preform and, in particular, massive objects nanocomposites.

Dans cette première stratégie, il est préférable que le polymère soit solide, plastique par chauffage et fortement réticulé, ce qui est obtenu grâce à l'étape préliminaire de mise en forme, pour limiter le retrait volumique de la pièce au cours de la conversion polymère - céramique. Après compactage à l'état plastique et pyrolyse, il est possible d'obtenir des objets massifs de type céramique dense qui sont exempts de fissures. Ce procédé présente ainsi plusieurs avantages : • il évite la synthèse de poudres céramiques à des hautes températures, In this first strategy, it is preferable that the polymer is solid, plastic by heating and strongly crosslinked, which is obtained thanks to the preliminary shaping step, to limit the volume shrinkage of the part during the polymer conversion. - ceramic. After compaction in the plastic state and pyrolysis, it is possible to obtain massive objects of dense ceramic type which are free of cracks. This process thus has several advantages: It avoids the synthesis of ceramic powders at high temperatures,

• des températures basses (800-1400°C) sont suffisantes pour la production d'une céramique dense,  • low temperatures (800-1400 ° C) are sufficient for the production of a dense ceramic,

· aucun additif de frittage n'est nécessaire pour la densification, · No sintering additive is required for densification,

• la production de matériaux avec une matrice amorphe ou cristalline est possible. • the production of materials with an amorphous or crystalline matrix is possible.

Selon une deuxième stratégie (également nommée stratégie 2), il est également possible de réaliser l'étape de mise en forme ou compactage sur le matériau nanocomposite final, après l'étape de pyrolyse. Dans ce cas, le polymère polymétallosilazane ne subit pas de mise en forme mais est décomposé thermiquement en une poudre céramique, qui est, ensuite, mise en forme post-synthèse par frittage conventionnel, éventuellement avec un traitement plasma. Le polymétallosilazane subit donc directement une décomposition thermo-chimique, réalisée par pyrolyse, sans mise en forme préalable. Cette étape de pyrolyse est généralement précédée d'une étape de broyage du polymétallosilazane, éventuellement suivie d'une étape d'homogénéisation de la taille des particules de polymétallosilazane obtenues, par exemple par tamisage. Une poudre nanocomposite de taille micrométrique est alors générée et peut servir ultérieurement à élaborer des objets massifs, par frittage. Le frittage peut être réalisé conventionnellement (pressage uniaxial) ou par pressage isostatique ou encore par frittage assisté par plasma (SPS, de l'anglais « Spark Plasma Sintering »). Pour cela, les micropoudres sont, par exemple, introduites dans un moule graphite. Un cycle de chauffage avec montée en température jusqu'à une température d'au moins 1200°C avec un pallier d'environ 5 minutes peut être prévu.  According to a second strategy (also called strategy 2), it is also possible to carry out the shaping or compacting step on the final nanocomposite material, after the pyrolysis step. In this case, the polymetallosilazane polymer is not subjected to shaping but is thermally decomposed into a ceramic powder, which is then post-synthesis shaped by conventional sintering, optionally with a plasma treatment. Polymetallosilazane therefore undergoes directly a thermo-chemical decomposition, carried out by pyrolysis, without prior shaping. This pyrolysis step is generally preceded by a step of grinding the polymetallosilazane, optionally followed by a step of homogenizing the size of the polymetallosilazane particles obtained, for example by sieving. A nanocomposite powder of micrometric size is then generated and can be used later to develop solid objects, by sintering. The sintering can be carried out conventionally (uniaxial pressing) or by isostatic pressing or by plasma-assisted sintering (SPS) of the English language "Spark Plasma Sintering". For this, the micropowders are, for example, introduced into a graphite mold. A heating cycle with heating up to a temperature of at least 1200 ° C with a step of about 5 minutes can be provided.

Quelle que soit la stratégie adoptée (stratégie 1 ou 2), ou même lorsqu'aucune étape de mise en forme n'est souhaitée, l'étape de pyrolyse du polymétallosilazane est, de préférence, réalisée en deux étapes : une première étape de traitement thermique sous ammoniac, avantageusement à une température supérieure ou égale à 800°C et une seconde étape de traitement thermique sous azote ou argon, avantageusement à une température supérieure ou égale à 1200°C. Un exemple de conditions de pyrolyse, à l'échelle du laboratoire est détaillé ci-après : le polymétallosilazane à pyrolyser est disposé dans une nacelle de nitrure de bore, carbone ou alumine qui est introduit directement, par exemple dans un four tubulaire en silice sans contact à l'air. Le four est alors isolé puis mis sous vide dynamique (10"2 bar/22°C) afin d'évacuer l'azote préalablement introduit. L'ammoniac est introduit jusqu'à la pression atmosphérique et l'ensemble est chauffé sous balayage de gaz. Le débit de gaz peut être compris entre 0 et 1000 mL.min 1, et de préférence entre 50 et 200 mL.min"1. La rampe de montée en température peut être comprise entre 10 et 600°C.h"1, et de préférence entre 20 et 60°C.h'1 pour les polymères compactés (première stratégie) et entre 100 et 300°C.h"1 pour les polymères broyés et tamisés en micropoudres (deuxième stratégie). La température maximale de chauffage ou température de palier est d'au moins 800°C. La température du four est maintenue pendant une durée déterminée à sa valeur maximale. Le temps pendant lequel la température est maintenue à sa valeur maximale, ou temps de palier, est un paramètre qui influe sur le degré de cristallinité de la phase nanocristalline et donc in fine sur les propriétés physiques des nanocomposites et sera adaptée par l'homme du métier. Par exemple, un temps de pallier d'environ 2 heures est fixée. La descente en température est contrôlée et peut être comprise entre 30 et 600°C.h'1, et de préférence entre 60 et 100°C.h 1 pour les polymères compactés (première stratégie) et entre 300 et 600°C.h 1 pour les polymères broyés et tamisés en micropoudres (deuxième stratégie). Après ce premier traitement thermique sous ammoniac, le produit obtenu dans la nacelle est, par exemple, introduit dans un four aux résistances de graphite pour subir un traitement thermique sous balayage d'azote jusqu'à une température de palier d'au moins 1200°C au moyen d'une rampe de montée en température comprise entre 10 et 600°C.h"1, et de préférence entre 40 et 100°C.h 1 pour les polymères compactés (première stratégie) et entre 300 et 600°C.h"1 pour les polymères broyés et tamisés en micropoudres (deuxième stratégie). La température du four est maintenue pendant une durée déterminée à sa valeur maximale. Le temps pendant lequel la température est maintenue à sa valeur maximale, ou temps de palier, est, là encore un paramètre qui influe notablement sur le degré de cristallinité de la phase nanocristalline et donc in fine sur les propriétés physiques des nanocomposites et sera adaptée par l'homme du métier. Par exemple, un temps de pallier d'environ 2 heures est fixée. Le chauffage est ensuite arrêté et le système expérimental est refroidi jusqu'à la température ambiante. La vitesse de refroidissement est contrôlée et peut être comprise entre 30 et 600°C.h"1, et de préférence entre 60 et 100°C.h"1 pour les polymères compactés (première stratégie) et entre 300 et βΟΟΤ.Ιϊ1 pour les polymères broyés et tamisés en micropoudres (deuxième stratégie). Whatever the strategy adopted (strategy 1 or 2), or even when no shaping step is desired, the pyrolysis step of the polymetallosilazane is preferably carried out in two steps: a first treatment step thermal ammonia, preferably at a temperature greater than or equal to 800 ° C and a second heat treatment step under nitrogen or argon, preferably at a temperature of temperature greater than or equal to 1200 ° C. An example of pyrolysis conditions, on a laboratory scale, is detailed below: the polymetallosilazane to be pyrolyzed is placed in a nacelle of boron nitride, carbon or alumina which is introduced directly, for example into a tubular furnace made of silica without contact with air. The oven is then isolated and then put under a dynamic vacuum (10 "2 bar / 22 ° C) to evacuate the nitrogen previously introduced. Ammonia is introduced until atmospheric pressure and the assembly is heated under scanning The gas flow rate can be between 0 and 1000 ml.min -1 , and preferably between 50 and 200 ml.min -1 . The temperature rise ramp may be between 10 and 600 ° C- 1 , and preferably between 20 and 60 ° C- 1 for the compacted polymers (first strategy) and between 100 and 300 ° C- 1 for the ground polymers. and sieved into micropowders (second strategy). The maximum temperature of heating or bearing temperature is at least 800 ° C. The temperature of the oven is maintained for a predetermined period at its maximum value. The time during which the temperature is maintained at its maximum value, or dwell time, is a parameter which influences the degree of crystallinity of the nanocrystalline phase and therefore ultimately on the physical properties of the nanocomposites and will be adapted by the human being. job. For example, a time limit of about 2 hours is fixed. The descent in temperature is controlled and can be between 30 and 600 ° Ch '1 , and preferably between 60 and 100 ° Ch 1 for compacted polymers (first strategy) and between 300 and 600 ° Ch 1 for ground polymers and sieved micropowders (second strategy). After this first thermal treatment with ammonia, the product obtained in the nacelle is, for example, introduced into a furnace to the graphite resistors to undergo a thermal treatment under nitrogen flushing to a plateau temperature of at least 1200 °. C by means of a temperature increase ramp of between 10 and 600 ° C- 1 , and preferably between 40 and 100 ° C 1 for the compacted polymers (first strategy) and between 300 and 600 ° C- 1 for the Crushed and sieved polymers in micropowders (second strategy). The temperature of the oven is maintained for a predetermined period at its maximum value. The time during which the temperature is maintained at its maximum value, or dwell time, is, again, a parameter which significantly influences the degree of crystallinity of the nanocrystalline phase and therefore ultimately on the physical properties of the nanocomposites and will be adapted by the skilled person. For example, a time limit of about 2 hours is fixed. The heating is then stopped and the experimental system is cooled to room temperature. The cooling rate is controlled and can be between 30 and 600 ° C- 1 , and preferably between 60 and 100 ° C- 1 for the compacted polymers (first strategy) and between 300 and β- 1 for the ground polymers. and sieved into micropowders (second strategy).

Le procédé selon l'invention qui permet la préparation de nanocomposites à partir des polymétallosilazanes spécifiques précédemment décrits présente de nombreux avantages, par rapport aux techniques antérieures, compte tenu, notamment de l'aptitude à la mise en forme en température des polymétallosilazanes de composition et structure conformes à l'invention. De plus, la densité de nanocristaux de nitrure métallique dans la matrice, ainsi que leur degré de cristallisation, peuvent être contrôlés par le rapport Si/M préalablement fixé dans le polymère et par les conditions de traitement thermique (température finale, temps de traitement, ...). La densité et l'état de cristallisation des nanocristaux dans la matrice permettent d'ajuster certaines des propriétés des nanocomposites résultants (couleur, densité, ...)■  The process according to the invention which makes it possible to prepare nanocomposites from the above-described specific polymetallosilazanes has numerous advantages over prior art, particularly in view of the ability to shape the composition of polymetallosilazanes in a temperature-stable manner. structure according to the invention. In addition, the density of nanocrystals of metal nitride in the matrix, as well as their degree of crystallization, can be controlled by the Si / M ratio previously fixed in the polymer and by the heat treatment conditions (final temperature, treatment time, ...). The density and crystallization state of the nanocrystals in the matrix make it possible to adjust some of the properties of the resulting nanocomposites (color, density, etc.).

Les exemples ci-après qui se réfèrent aux figures annexées permettent d'illustrer l'invention mais n'ont aucun caractère limitatif. The examples which follow with reference to the appended figures serve to illustrate the invention but are not limiting in nature.

La Figure 1 présente le spectre UV-Visible des poudres nanocomposites préparées à partir du polytitanosilazane (Si/Ti = 3,6) de l'exemple 1.  Figure 1 shows the UV-Visible spectrum of nanocomposite powders prepared from polytitanosilazane (Si / Ti = 3.6) of Example 1.

La Figure 2 présente la courbe ATM utilisée à l'exemple 2 du polytitanosilazane (Si/Ti = 3,6) de l'exemple 1.  Figure 2 shows the ATM curve used in Example 2 of the polytitanosilazane (Si / Ti = 3.6) of Example 1.

La Figure 3 présente le diffractogramme des poudres nanocomposites issues du polytitanosilazane (Si/Ti = 3,8) de l'exemple 3. La Figure 4 présente la Courbe ATM utilisée à l'exemple 5 du polytitanosilazane (Si/Ti = 2,5) de l'exemple 1. Figure 3 shows the diffractogram of nanocomposite powders from polytitanosilazane (Si / Ti = 3.8) of Example 3. Figure 4 shows the ATM Curve used in Example 5 of the polytitanosilazane (Si / Ti = 2.5) of Example 1.

La Figure 5 présente la courbe ATM utilisée à l'exemple 7 du polytitanosilazane (Si ΤΊ = 2,6) de l'exemple 6.  Figure 5 shows the ATM curve used in Example 7 of the polytitanosilazane (Si ΤΊ = 2.6) of Example 6.

La Figure 6 présente le diffractogramme des poudres nanocomposites préparées à partir du poiyzirconosilazane (Si/Zr = 5) de l'exemple 8.  Figure 6 shows the diffractogram of nanocomposite powders prepared from poiyzirconosilazane (Si / Zr = 5) of Example 8.

La Figure 7 présente le diffractogramme des poudres nanocomposites préparées à partir du poiyzirconosilazane (Si/Zr = 5) de l'exemple 9.  Figure 7 shows the diffractogram of nanocomposite powders prepared from poiyzirconosilazane (Si / Zr = 5) of Example 9.

La Figure 8 présente le spectre UV-Visible des poudres nanocomposites préparées à l'exemple 10 à partir du poiyzirconosilazane (Si/Zr = 5) de l'exemple 9.  Figure 8 shows the UV-Visible spectrum of the nanocomposite powders prepared in Example 10 from the poiyzirconosilazane (Si / Zr = 5) of Example 9.

La Figure 9 présente le diffractogramme des poudres nanocomposites issues du poiyzirconosilazane (Si/Zr = 2,5) de l'exemple 11.  Figure 9 shows the diffractogram of the nanocomposite powders from the poiyzirconosilazane (Si / Zr = 2.5) of Example 11.

La Figure 10 présente la courbe ATM du poiyzirconosilazane (Si/Zr = 2,4) obtenu après la première étape de l'exemple 11.  Figure 10 shows the ATM curve of the polyzirconosilazane (Si / Zr = 2.4) obtained after the first step of Example 11.

La Figure 11 présente la courbe ATG du poiyzirconosilazane (Si/Zr = 2.4) obtenu après la première étape de l'exemple 11.  Figure 11 shows the ATG curve of the polyazonosilazane (Si / Zr = 2.4) obtained after the first step of Example 11.

La Figure 12 présente la courbe ATM du poiyzirconosilazane (Si/Zr = 2.4) de l'exemple 11.  Figure 12 shows the ATM curve of poiyzirconosilazane (Si / Zr = 2.4) of Example 11.

La Figure 13 présente la courbe ATG du poiyzirconosilazane (Si/Zr = Figure 13 shows the ATG curve of poiyzirconosilazane (Si / Zr =

2.4) de l'exemple 11. 2.4) of Example 11.

La synthèse des polymétallosilazanes est réalisée sous atmosphère contrôlée d'argon en employant de la verrerie de type Schlenk et des rampes mixtes vide-argon pour mener à bien ces synthèses. Dans le cadre des exemples, la mise en forme des polymères (voie (a)), est réalisée par compactage à chaud au moyen d'une presse hydraulique uni-axiale automatique et programmable et de moules chauffés de géométrie adaptée à celle désirée pour le matériau final. L'ensemble est placé dans une enceinte sous flux d'azote en raison de la sensibilité des polymères vis-à-vis de l'humidité de l'air. Le traitement thermique est réalisé, compte tenu de l'équipement disponible, en deux étapes au moyen d'un four tubulaire en silice {pour les traitements jusqu'à au moins 800°C), puis d'un four résistif en graphite à ouverture frontale (pour les traitements jusqu'à 1800°C). Les fours sont systématiquement inertes par traitement thermique sous vide dynamique (10 2 bar/600°C) avant utilisation. La rampe de montée en température, la durée du palier ainsi que la vitesse de refroidissement sont contrôlées à l'aide d'un régulateur électronique. Des débitmètres permettent le contrôle des débits de gaz en entrée de chacun des fours. Concernant le frittage des micropoudres (voie (b)), celui-ci est réalisé par frittage assisté par plasma (SPS, Spark Plasma Sintering) sous azote. La préparation des échantillons est réalisée en boîte à gants et la surface interne des moules de graphite utilisés pour ce frittage est recouverte d'un film de Papyex évitant ainsi toute adhérence de la poudre à fritter avec le moule. The synthesis of the polymetallosilazanes is carried out under a controlled atmosphere of argon by using Schlenk type glassware and mixed vacuum-argon ramps to carry out these syntheses. In the context of the examples, the shaping of the polymers (lane (a)), is carried out by hot compaction by means of an automatic and programmable uni-axial hydraulic press and heated molds of geometry adapted to that desired for the final material. The assembly is placed in an enclosure under nitrogen flow due to the sensitivity of the polymers vis-à-vis the humidity of the air. The heat treatment is carried out, taking into account the equipment available, in two stages by means of a tubular furnace in silica (for treatments up to at least 800 ° C), followed by a resistive graphite oven with a front opening (for treatments up to 1800 ° C). Furnaces are systematically inert under dynamic vacuum by heat treatment (10 2 bar / 600 ° C) before use. The temperature rise ramp, the duration of the bearing as well as the cooling rate are controlled by means of an electronic regulator. Flow meters allow the control of the gas flow rates at the inlet of each furnace. Regarding the sintering of the micropowders (lane (b)), this is carried out by plasma-assisted sintering (SPS, Spark Plasma Sintering) under nitrogen. The sample preparation is carried out in a glove box and the inner surface of the graphite molds used for this sintering is covered with a Papyex film thus avoiding any adhesion of the powder to be sintered with the mold.

La manipulation des matériaux est réalisée dans une boîte à gants (Jaeomex BS521) sous argon. L'enceinte est déshydratée avec du pentoxyde de phosphore (P2O5). L'ammoniac et l'azote sont des gaz de qualité électronique.  Material handling is performed in a glove box (Jaeomex BS521) under argon. The chamber is dehydrated with phosphorus pentoxide (P2O5). Ammonia and nitrogen are electronic quality gases.

L'analyse thermogravimétrique est réalisée avec un appareillage Setaram (TGA 92 16 18). Les expériences sont réalisées sous ammoniac à 5°C/min jusqu'à 1000°C en plaçant le polymère dans une nacelle de silice. Les analyses chimiques des polymères sont faîtes au Service Central de Microanalyse du CNRS (Vernaison, France). Les spectres infrarouges des polymères sont enregistrés à partir de pastilles (mélange polymère + KBr) au moyen d'un analyseur Nicolet (Nicolet Magna 550 Fourier transform-infrared spectrometer). Les données de RMN l en solution ont été obtenues avec un appareillage Bruker (Bruker AM 300 spectrometer) dans CDCI3 opérant à 300 MHz. Thermogravimetric analysis is performed with Setaram equipment (TGA 92 16 18). The experiments are carried out under ammonia at 5 ° C / min up to 1000 ° C by placing the polymer in a silica nacelle. The chemical analyzes of the polymers are done at the Central Microanalysis Service of the CNRS (Vernaison, France). The infrared spectra of the polymers are recorded from pellets (polymer mixture + KBr) by means of a Nicolet analyzer (Nicolet Magna 550 Fourier transform-infrared spectrometer). The NMR 1 data in solution were obtained with a Bruker apparatus (Bruker AM 300 spectrometer) in CDCI3 operating at 300 MHz.

Les mesures de densité des objets massifs sont effectuées à température ambiante sous hélium à l'aide d'un analyseur AccuPyc 1330 (Hélium pycnometer de chez Micromeritics). Les diffractogrammes de diffraction des rayons X (DRX) des micropoudres sont obtenus à partir d'un analyseur Philips (Philips PW 3040/60 X'Pert PRO diffractometer) opérant à 30 mA et 40 kV. Les micropoudres et pièces de type nanocomposite sont placées sur un substrat en PVC. La composition des micropoudres a été déterminée lors de l'observation de microscopie électronique à balayage (système EDX (EDAX Genesis 4000) couplé avec un microscope Hitachi S- 800). La spectroscopie infrarouge est réalisée sur les poudres nanocomposites avec un appareillage Nicolet (Nicolet 380 FT-IR spectrometer) couplé avec un accessoire ATR (Attenuated Total Réflectance). La spectrométrie Raman a été réalisée sur un microscope Renishaw (Renishaw model RM 1000 Raman microscope) opérant à une longueur d'onde lambda = 514,5 nm. Une mesure de l'intensité de la réflectance totale (mesurée sur la transformation Kubelka-Munk) sur toute une gamme d'UV- Visible (190-1100 nm) est effectuée sur poudre avec un appareillage Parkin- Elmer (Parkin-Elmer UV/Visible spectrophotometer lambda 35). The density measurements of the massive objects are carried out at ambient temperature in helium using an AccuPyc 1330 analyzer (Helium pycnometer from Micromeritics). The X-ray diffraction (XRD) diffractograms of the micropowders are obtained from a Philips analyzer (Philips PW 3040/60 X'Pert PRO diffractometer) operating at 30 mA and 40 kV. The micro-powders and nanocomposite-type parts are placed on a PVC substrate. The composition of the micropowders was determined during the observation of scanning electron microscopy (EDX system (EDAX Genesis 4000) coupled with a Hitachi S-800 microscope). Infrared spectroscopy is carried out on nanocomposite powders with a Nicolet apparatus (Nicolet 380 FT-IR spectrometer) coupled with an accessory ATR (Attenuated Total Reflectance). Raman spectrometry was performed on a Renishaw microscope (Renishaw model RM 1000 Raman microscope) operating at a wavelength λ = 514.5 nm. A measurement of the intensity of the total reflectance (measured on the Kubelka-Munk transformation) over a range of UV-Visible (190-1100 nm) is carried out on powder with a Parkin-Elmer apparatus (Parkin-Elmer UV / Visible spectrophotometer lambda 35).

La presse de compactage uniaxial des polymères selon la voie (a) est une Atlas Auto T8 de chez Specac. Le système de frittage SPS est de type F T (HP D 25).  The uniaxial compacting press for polymers according to (a) is an Atlas Auto T8 from Specac. The sintering system SPS is of type F T (HP D 25).

EXEMPLE 1 EXAMPLE 1

Synthèse en deux étape d'un polytitanosilazane (Si/Ti = 3,6) et obtention du nanocomposite /ïoTiN/a-Si3N4 sous forme de micropoudre Two-step synthesis of a polytitanosilazane (Si / Ti = 3.6) and obtaining the nanocomposite / TiN / a-Si 3 N 4 in the form of a micropowder

Une première étape est réalisée par réaction entre le polyméthylsilazane [HSiCH3NH]n et le diméthylamide de titane Ti[N(CH3)2]4 dans le toluène à sa température de reflux. 7,4 ml (7 g, 31 mmol) de diméthylamide de titane Ti[N(CH3)2]4 sont additionnés sous argon à une solution de polyméthylsilazane [HSiCH3NH]n (9,3 g, 157,25 mmol) sous agitation dans le toluène (200 ml) placée dans une verrerie de type Tricol (500 mL) surmontée d'un réfrigérant refroidit à l'eau et d'une entrée d'argon. L'addition du Ti[ (CH3)2] se fait au moyen d'une micro-seringue préalablement purgée sous argon à température ambiante. Une solution noire se forme instantanément. Le mélange réactionnel est laissé à température ambiante sous agitation pendant 15 h. L'élévation de la température jusqu'à la température de reflux du toluène se fait progressivement à une vitesse de 30 °C/h sous agitation. Le mélange est maintenu à cette température pendant 72 heures sous agitation puis l'ensemble est refroidit jusqu'à température ambiante sous flux d'argon. Après retour à température ambiante, le solvant est éliminé sous pression réduite à 100 °C à l'aide d'un pont à distiller et d'un Schlenk de récupération placé dans l'air liquide. Un composé de couleur marron clair soluble est obtenu. A first step is carried out by reaction between polymethylsilazane [HSiCH 3 NH] n and Ti [N (CH 3 ) 2 ] 4 titanium dimethylamide in toluene at its reflux temperature. 7.4 ml (7 g, 31 mmol) of titanium dimethylamide Ti [N (CH 3 ) 2 ] 4 are added under argon to a solution of polymethylsilazane [HSiCH 3 NH] n (9.3 g, 157.25 mmol ) with stirring in toluene (200 ml) placed in a Tricol glassware (500 ml) surmounted by a water-cooled condenser and an argon inlet. The addition of Ti [(CH3) 2] is done by means of a micro-syringe previously purged under argon at room temperature. A black solution is formed instantly. The reaction mixture is left at room temperature with stirring for 15 h. The rise in temperature to the reflux temperature of toluene is gradually at a rate of 30 ° C / h with stirring. The mixture is maintained at this temperature for 72 hours with stirring and then the whole is cooled to room temperature under argon flow. After returning to ambient temperature, the solvent is removed under reduced pressure at 100 ° C. using a distillation bridge and a recovery Schlenk placed in the liquid air. A soluble light brown compound is obtained.

Spectroscopie infrarouge (KBr/cm 1), 3373, 2954-2773, 2125, 1460- 1370, 1255, 1173, 1000-800. Infrared Spectroscopy (KBr / cm 1 ), 3373, 2954-2773, 2125, 1460-1370, 1255, 1173, 1000-800.

Résonance Magnétique Nucléaire 1H

Figure imgf000024_0001
5,5-4,4, 3,3-2,4, 1, 0,3. 1 H Nuclear Magnetic Resonance
Figure imgf000024_0001
5.5-4.4, 3.3-2.4, 1, 0.3.

Dans une seconde étape de synthèse, le composé intermédiaire précédemment synthétisé est mis en solution dans le toluène dans un ballon Tricol (500 mL) surmonté d'un réfrigérant refroidit à -40°C et d'une entrée d'argon/ammoniac plongeant dans la solution. La solution est refroidie à -40°C et un flux d'ammoniac est alors envoyé directement dans la solution sous agitation. L'addition se fait jusqu'à condensation de l'ammoniac dans le réfrigérant. Un changement de couleur s'opère au cours de l'addition de l'ammoniac. Après condensation de l'ammoniac dans le réfrigérant, la solution est maintenue 3 jours sous agitation à -40°C puis elle est réchauffée naturellement sous argon. Le solvant est éliminé sous pression réduite à 100°C à l'aide d'un pont à distiller et d'un Schlenk de récupération placé dans l'air liquide. Un polytitanosilazane de couleur jaune/vert insoluble est obtenu. Analyse élémentaire : Si/Ti = 3,6 (Si = 26,4 m% ; Ti = 12,3 m%)  In a second synthesis step, the intermediate compound previously synthesized is dissolved in toluene in a Tricol flask (500 mL) surmounted by a coolant cooled to -40 ° C. and an argon / ammonia inlet immersed in the solution. The solution is cooled to -40 ° C and an ammonia flow is then sent directly into the solution with stirring. The addition is done until the ammonia is condensed in the refrigerant. A color change occurs during the addition of ammonia. After condensation of the ammonia in the refrigerant, the solution is kept stirring for 3 days at -40 ° C. and then is naturally heated under argon. The solvent is removed under reduced pressure at 100 ° C. using a distillation bridge and a recovery Schlenk placed in the liquid air. An insoluble yellow / green polytitanosilazane is obtained. Elemental analysis: Si / Ti = 3.6 (Si = 26.4 m%, Ti = 12.3 m%)

Spectroscopie infrarouge (KBr/c 1 ): 3386, 2958-2779, 2132, 1410, 1257, 1180, 1000-800. Infrared Spectroscopy (KBr / c 1 ): 3386, 2958-2779, 2132, 1410, 1257, 1180, 1000-800.

Analyse thermogravimétrique, rendement céramique (ÎOOO °C (5 °C/h)f NH3) : 71 % Thermogravimetric analysis, ceramic yield (1000 ° C (5 ° C / h) f NH 3 ): 71%

Le polytitanosilazane est broyé puis tamisé (63 pm) en boîte à gants sous argon. La poudre est placée dans une nacelle en nitrure de bore pour subir une pyrolyse (300°C/h) sous ammoniac (120 ml/min) à 1000°C (2 h de palier) dans un four silice connecté à une boîte à gants sous azote avant un refroidissement à température ambiante à 600°C/h. Le produit de pyrolyse est ensuite chauffé à 1500°C (300°C/h) sous azote (200 ml/min) et maintenu 2 h à 1500°C avant un refroidissement à 600°C/h à température ambiante pour produire des micropoudres de couleur bleue/violette dans lesquelles des nanocristaux de nitrure de titane dans la phase cubique (TiN) sont dispersés dans une phase amorphe de nitrure de silicium (S13N4). The polytitanosilazane is milled and sieved (63 μm) in an argon glove box. The powder is placed in a boron nitride boat for pyrolysis (300 ° C / h) in ammonia (120 ml / min) at 1000 ° C (2 h of step) in a silica furnace connected to a glove box under nitrogen before a cooling at room temperature to 600 ° C / h. The pyrolysis product is then heated to 1500 ° C (300 ° C / h) under nitrogen (200 ml / min) and maintained 2 hours at 1500 ° C before cooling to 600 ° C / h at room temperature to produce micropowder of blue / violet color in which nanocrystals of titanium nitride in the cubic phase (TiN) are dispersed in an amorphous silicon nitride (S13N4) phase.

Spectroscopie infrarouge (ÏR-ATR; cm'1) : 700-1100 cm"1 (Ti-N, Si-N) Ra att (cm'1): Bandes Tt-N : 150-300 cm"1 (transition acoustique LA et TA); 390-650 cm"1 (modes optiques LO et TO); 840 cm"1 (A+O) et 1070 cm"1 (20). Infrared spectroscopy (IR-ATR; cm '1 ): 700-1100 cm -1 (Ti-N, Si-N) Ra att (cm ' 1 ): Tt-N bands: 150-300 cm -1 (acoustic transition LA and your); 390-650 cm -1 (LO and TO optical modes), 840 cm -1 (A + O) and 1070 cm -1 (20).

DRX : Pics de diffraction de TiN (structure cristalline de type cfc, groupe d'espace Fm-3m) (36,44°, 42,41°, 61,99°, 73,31 et 77,8 °)  XRD: TiN diffraction peaks (cfc crystal structure, Fm-3m gap group) (36.44 °, 42.41 °, 61.99 °, 73.31 and 77.8 °)

La Figure 1 présente IUV-Visible (nm) de la poudre nanocomposite obtenue.  Figure 1 shows IUV-Visible (nm) of the obtained nanocomposite powder.

EXEMPLE 2 EXAMPLE 2

Compactage à chaud du polytitanosilazane de l'exemple 1 pour générer un objet massif décoratif de type nanocomposite  Hot compaction of the polytitanosilazane of Example 1 to generate a solid decorative object of the nanocomposite type

Le polytitanosilazane de l'exemple 1 est broyé puis tamisé (63 pm) pour former des microparticules homogènes. Le polymère subit un pressage uniaxial à température ambiante afin de tester sa plasticité à chaud par analyse thermo-mécanique (ATM). L'ATM a été utilisée en mode compression sur le polymère par chauffage sous azote jusqu'à 300°C à une vitesse de chauffe de 5°C/min, selon la courbe présentée Figure 2. Le débit du gaz est de 15 ml/min et la force appliquée est de 0,9 N. 45 mg de polymère sont utilisés pour préparer une pastille de 5 mm de diamètre.  The polytitanosilazane of Example 1 is ground and then sieved (63 μm) to form homogeneous microparticles. The polymer undergoes uniaxial pressing at room temperature to test its hot plasticity by thermomechanical analysis (ATM). The ATM was used in compression mode on the polymer by heating under nitrogen up to 300 ° C at a heating rate of 5 ° C / min, according to the curve shown in Figure 2. The flow rate of the gas is 15 ml / min and the applied force is 0.9 N. 45 mg of polymer are used to prepare a pellet of 5 mm in diameter.

Après un léger gonflement jusqu'à 135°C, le polytitanosilazane (Si/Ti = 3,6) subit un changement dimensionnel mettant en évidence sa capacité à se déformer plastiquement sous l'action d'une charge à partir de 135°C. Pour préparer les objets massifs, 250 mg de polymères broyés et tamisés (63 pm) sont compactés de façon uniaxiale sous forme d'une pièce cylindrique de 13 mm de diamètre en utilisant une presse de compactage uniaxial placée en boîte à gants sous azote et en appliquant une pression de 74 MPa à température ambiante. La montée en température est effectuée sous charge à une vitesse de chauffe de 10°C/min jusqu'à 135°C. Une fois la température de 135°C atteinte, celle-ci est maintenue pendant 30 min sous charge. Après le palier, la charge est relâchée lentement et le refroidissement se fait à une vitesse de l°C/min. After a slight swelling up to 135 ° C, the polytitanosilazane (Si / Ti = 3.6) undergoes a dimensional change highlighting its ability to plastically deform under the action of a load from 135 ° C. To prepare the bulk objects, 250 mg of crushed and screened polymers (63 μm) are uniaxially compacted as a cylindrical piece 13 mm in diameter using a uniaxial compact press placed in glove box under nitrogen and applying a pressure of 74 MPa at room temperature. The rise in temperature is carried out under load at a heating rate of 10 ° C / min to 135 ° C. Once the temperature of 135 ° C reached, it is maintained for 30 min under load. After the bearing, the charge is released slowly and the cooling is at a rate of 1 ° C / min.

La pièce cylindrique est placée dans une nacelle en nitrure de bore pour subir une pyrolyse (20°C/h) dans un four silice connecté à une boîte à gants sous ammoniac (120 ml/min) à 1000°C (2 h de palier) avant un refroidissement à température ambiante à 30°C/h. Le produit de pyrolyse est alors chauffé à 1500°C (60°C/h) sous azote (200 ml/min) et maintenu 2 h à 1500°C avant un refroidissement à 60°C/h jusqu'à 800°C puis à 100°C/h jusqu'à la température ambiante pour produire un objet massif teinté dans la masse (bleu/violet) dans lequel des nanocristaux de nitrure de titane dans la phase cubique (TiN) sont dispersés dans une phase amorphe de nitrure de silicium (S13N4). Le matériau obtenu a une densité relative de 91 % (dpoudre = 3,1916 et dPièce = 2,904). The cylindrical piece is placed in a boron nitride pod for pyrolysis (20 ° C / h) in a silica furnace connected to an ammonia glove box (120 ml / min) at 1000 ° C (2 h of step ) before cooling to room temperature at 30 ° C / h. The pyrolysis product is then heated at 1500 ° C. (60 ° C./h) under nitrogen (200 ml / min) and maintained for 2 hours at 1500 ° C. before cooling at 60 ° C./h up to 800 ° C. at 100 ° C / hr to room temperature to produce a mass-dyed solid object (blue / violet) in which nanocrystals of titanium nitride in the cubic phase (TiN) are dispersed in an amorphous phase of silicon (S13N4). The resulting material had a relative density of 91% (dpoudre = 3.1916 and P = 2.904 IECE).

EXEMPLE 3 EXAMPLE 3

Synthèse en deux étape d'un polytitanosilazane (Si/Ti = 3,8) et préparation du nanocomposite /7oTiN/a-Si3N4 sous forme de poudre Two-step synthesis of a polytitanosilazane (Si / Ti = 3.8) and preparation of nanocomposite / 7oTiN / a-Si 3 N 4 in powder form

Une première étape est réalisée par réaction entre le polyméthylsilazane [HSiCH3NH]n et l'éthoxide de titane Ce^oOeTi dans le toluène à sa température de reflux. 1,5 ml (1,65g, 7,23 mmol) d'éthoxyde de titane CsH^c Ti sont additionnés sous argon à une solution de polyméthylsilazane [HSiCH3NH]n (2,1 g, 35,5 mmol) dans le toluène (50 ml) sous agitation dans une verrerie de type Tricol (500 mL) surmontée d'un réfrigérant refroidit à l'eau, et d'une entrée d'argon contenant. L'addition de l'éthoxyde de titane C8H2o04Ti se fait au moyen d'une micro seringue préalablement purgée sous argon à température ambiante. Une solution jaune clair se forme instantanément. Le mélange réactionnel est laissé à température ambiante sous agitation pendant 15 h. L'élévation de la température jusqu'à la température de reflux du toluène se fait progressivement à une vitesse de 30°C/h sous agitation. Le mélange est maintenu à cette température pendant 3 jours sous agitation puis l'ensemble est refroidit jusqu'à température ambiante sous flux d'argon. Après retour à température ambiante, le solvant est éliminé sous pression réduite à 100°C à l'aide d'un pont à distiller et d'un Schlenk de récupération placé dans l'air liquide. Un composé visqueux de couleur bordeaux soluble est obtenu. A first step is carried out by reaction between the polymethylsilazane [HSiCH 3 NH] n and the titanium ethoxide Ce 2 O 4 Ti 2 in toluene at its reflux temperature. 1.5 ml (1.65 g, 7.23 mmol) of titanium ethoxide CsH ^ c Ti are added under argon to a solution of polymethylsilazane [HSiCH 3 NH] n (2.1 g, 35.5 mmol) in toluene (50 ml) with stirring in a Tricol glassware (500 ml) surmounted by a water-cooled condenser, and an argon inlet containing. The addition of titanium ethoxide C 8 H 2 O 4 Ti is done by means of a micro syringe previously purged under argon at room temperature. A clear yellow solution is formed instantly. The reaction mixture is left to room temperature with stirring for 15 h. The raising of the temperature to the reflux temperature of toluene is progressively carried out at a rate of 30 ° C./h with stirring. The mixture is maintained at this temperature for 3 days with stirring and the whole is cooled to room temperature under argon flow. After returning to ambient temperature, the solvent is removed under reduced pressure at 100 ° C. using a distillation bridge and a recovery Schlenk placed in the liquid air. A viscous compound of soluble burgundy color is obtained.

Spectroscopie infrarouge (KBr/cm 1): 2972, 1644-1618, 1460-1370, 1271, 767-532. Infrared Spectroscopy (KBr / cm 1 ): 2972, 1644-1618, 1460-1370, 1271, 767-532.

Résonance Magnétique Nucléaire 1 H (CDCh/ppm); 5,8-4,6, 3,66, 3,3- 2,7, 1,15-1,22, 0,3. 1 H Nuclear Magnetic Resonance (CDCh / ppm); 5.8-4.6, 3.66, 3.3-2.7, 1.15-1.22, 0.3.

Dans une seconde étape de synthèse, le composé intermédiaire précédemment synthétisé est mis en solution dans le toluène dans un ballon Tricol (500 mL) surmonté d'un réfrigérant refroidit à -40°C et d'une entrée d'argon/ammoniac plongeant dans la solution. La solution est refroidie à -40°C et un flux d'ammoniac est alors envoyé directement dans la solution sous agitation jusqu'à condensation de l'ammoniac dans le réfrigérant. Un changement de couleur s'opère au cours de l'addition de l'ammoniac. Après condensation de l'ammoniac dans le réfrigérant, la solution est maintenue 72 heures sous agitation à -40°C puis elle est réchauffée naturellement sous argon. Le solvant est éliminé sous pression réduite à 100°C à l'aide d'un pont à distiller et d'un Schlenk de récupération placé dans l'air liquide. Un polytitanosilazane de couleur jaune/vert insoluble est obtenu.  In a second synthesis step, the intermediate compound previously synthesized is dissolved in toluene in a Tricol flask (500 mL) surmounted by a coolant cooled to -40 ° C. and an argon / ammonia inlet immersed in the solution. The solution is cooled to -40 ° C. and an ammonia flow is then sent directly into the stirred solution until the ammonia is condensed in the refrigerant. A color change occurs during the addition of ammonia. After condensing the ammonia in the refrigerant, the solution is kept stirring for 72 hours at -40 ° C. and then is naturally heated under argon. The solvent is removed under reduced pressure at 100 ° C. using a distillation bridge and a recovery Schlenk placed in the liquid air. An insoluble yellow / green polytitanosilazane is obtained.

Analyse élémentaire ; Si/Ti = 3,8 (Si = 28,4 m% ; Ti = 12,8 m%) Elemental analysis; If / Ti = 3.8 (Si = 28.4 m%, Ti = 12.8 m%)

Spectroscopie infrarouge (KBr/cm 1): 3437, 2973-2927, 1631, 1460- 1370, 1272, 1239, 770-516. Infrared Spectroscopy (KBr / cm 1 ): 3437, 2973-2927, 1631, 1460-1370, 1272, 1239, 770-516.

Analyse thermogravimétrique, rendement céramique (lOOO °C (5°C/h), NH3) : 67% Thermogravimetric analysis, ceramic yield (1000 ° C (5 ° C / h), NH 3 ): 67%

Le polytitanosilazane est broyé puis tamisé (63 μιτι) en boîte à gants sous argon. La poudre est placée dans une nacelle en nitrure de bore pour subir une pyrolyse (300°C/h) sous ammoniac (120 ml/min) à 1000°C (2 h de palier) dans un four silice connecté à une boîte à gants sous azote avant un refroidissement à température ambiante à 600°C/h. Le produit de pyrolyse est ensuite chauffé à 1700°C (300°C/h) sous azote (200 ml/min) et maintenu 2 h à 1700°C avant un refroidissement à 600°C/h à température ambiante pour produire des micropoudres de couleur dorée dans lesquelles des nanocristaux de nitrure de titane dans la phase cubique (TiN) sont dispersés dans une phase amorphe de nitrure de silicium (S13N4). The polytitanosilazane is ground and sieved (63 μιτι) in glove box under argon. The powder is placed in a boron nitride boat for pyrolysis (300 ° C / h) under ammonia (120 ml / min) at 1000 ° C (2 hr). bearing) in a silica furnace connected to a glove box under nitrogen before cooling to room temperature at 600 ° C / h. The pyrolysis product is then heated to 1700 ° C (300 ° C / h) under nitrogen (200 ml / min) and maintained for 2 hours at 1700 ° C before cooling to 600 ° C / h at room temperature to produce micropowder in gold color in which nanocrystals of titanium nitride in the cubic phase (TiN) are dispersed in an amorphous phase of silicon nitride (S13N4).

Spectroscopie infrarouge (IR-ATR; cm'1) : 700-1100 cm"1 (Ti-N, Si-N) Raman (cm'1): Bandes Ti-N : 150-300 cm"1 (transition acoustique LA et TA); 390-650 cm"1 (modes optiques LO et TO); 900 cm"1 (A+O) et 1100 cm"1 (20). Si-IM : 1355 cm"1. Infrared spectroscopy (IR-ATR; cm '1 ): 700-1100 cm -1 (Ti-N, Si-N) Raman (cm ' 1 ): Ti-N bands: 150-300 cm -1 (acoustic transition LA and YOUR); 390-650 cm -1 (LO and TO optical modes), 900 cm -1 (A + O) and 1100 cm -1 (20) Si-IM: 1355 cm -1 .

DRX : Pics de diffraction de TiN (structure cristalline de type cfc, groupe d'espace Fm-3m) (36,5°, 42,57°, 61,84°, 74,07°, 77,89°). Le diffractogramme de poudre est présenté Figure 3.  XRD: TiN diffraction peaks (cfc crystal structure, Fm-3m gap group) (36.5 °, 42.57 °, 61.84 °, 74.07 °, 77.89 °). The powder diffractogram is shown in Figure 3.

EXEMPLE 4 EXAMPLE 4

Synthèse en deux étape d'un polytitanosilazane (Si/Ti = 2,5) et préparation du nanocomposite /7oTiN/a-Si3N sous forme de poudre Two-step synthesis of a polytitanosilazane (Si / Ti = 2.5) and preparation of nanocomposite / 7oTiN / a-Si 3 N in powder form

Une première étape est réalisée par réaction entre le polyméthylsilazane [HSiCH3l\IH]n et le diméthylamide de titane Ti[N(CH3)2]4 dans le toluène à sa température de reflux 8 ml (7,58 g, 33,8 mmol) de diméthylamide de titane Ti[N(CH3)2]4 sont additionnés sous argon à une solution de polyméthylsilazane [HSiCH3NH]n (5 g, 84,54 mmol) dans le toluène (100 ml) sous agitation dans une verrerie de type Tricol (500 mL) surmontée d'un réfrigérant refroidit à l'eau et d'une entrée d'argon. L'addition du tétrakis(diméthylamido)titanium Ti[N(CH3)2]4 se fait au moyen d'une micro-seringue préalablement purgée sous argon à température ambiante. Une solution noire se forme instantanément. Le mélange réactionnel est laissé à température ambiante sous agitation pendant 15 h. L'élévation de la température jusqu'à la température de reflux du toluène se fait progressivement à une vitesse de 30°C/h sous agitation. Le mélange est maintenu à cette température pendant 72 heures sous agitation puis l'ensemble est refroidit jusqu'à température ambiante sous flux d'argon. Après retour à température ambiante, le solvant est éliminé sous pression réduite à 100°C à l'aide d'un pont à distiller et d'un Schlenk de récupération placé dans l'air liquide. Un composé de couleur marron orangé est obtenu. Spectroscopie infrarouge (KBr/ cm 1). 3381, 2959-2770, 2111, 1460- 1370, 1255, 1173, 1000-800, 591. A first step is carried out by reaction between the polymethylsilazane [HSiCH 3 H] n and titanium dimethylamide Ti [N (CH 3 ) 2] 4 in toluene at its reflux temperature 8 ml (7.58 g, 33.8 mmol) of titanium dimethylamide Ti [N (CH 3) 2] 4 are added under argon to a solution of polymethylsilazane [HSiCH 3 NH] n (5 g, 84.54 mmol) in toluene (100 ml) with stirring in a Tricol type glassware (500 mL) surmounted by a water-cooled condenser and an argon inlet. The addition of tetrakis (dimethylamido) titanium Ti [N (CH 3) 2] 4 is by means of a micro-syringe previously purged under argon at room temperature. A black solution is formed instantly. The reaction mixture is left at room temperature with stirring for 15 h. The raising of the temperature to the reflux temperature of toluene is progressively carried out at a rate of 30 ° C./h with stirring. The mixture is maintained at this temperature for 72 hours with stirring and the whole is cooled to room temperature under argon flow. After returning to ambient temperature, the solvent is removed under reduced pressure at 100 ° C. using a distillation bridge and a recovery Schlenk placed in the liquid air. An orange-brown compound is obtained. Infrared spectroscopy (KBr / cm 1 ). 3381, 2959-2770, 2111, 1460-1370, 1255, 1173, 1000-800, 591.

Résonance Magnétique Nucléaire 1 H (CDC /ppm). 5,5-4,4, 3,3-2,4, 1, 0,3 1 H Nuclear Magnetic Resonance (CDC / ppm). 5.5-4.4, 3.3-2.4, 1, 0.3

Dans une seconde étape de synthèse, le composé intermédiaire précédemment synthétisé est mis en solution dans le toluène dans un ballon Tricol (500 mL) surmonté d'un réfrigérant refroidit à -40 °C et d'une entrée d'argon/ammoniac plongeant dans la solution. La solution est refroidie à -40°C et un flux d'ammoniac est alors envoyé directement dans la solution sous agitation jusqu'à condensation de l'ammoniac dans le réfrigérant. Un changement de couleur s'opère au cours de l'addition de l'ammoniac. Après condensation de l'ammoniac dans le réfrigérant, la solution est maintenue 3 jours sous agitation à -40°C puis elle est réchauffée naturellement sous argon. Le solvant est éliminé sous pression réduite à 100°C à l'aide d'un pont à distiller et d'un Schlenk de récupération placé dans l'air liquide. Un polytitanosilazane de couleur jaune/vert insoluble est obtenu.  In a second synthesis step, the intermediate compound previously synthesized is dissolved in toluene in a Tricol flask (500 mL) surmounted by a coolant cooled to -40 ° C. and an argon / ammonia inlet immersed in the solution. The solution is cooled to -40 ° C. and an ammonia flow is then sent directly into the stirred solution until the ammonia is condensed in the refrigerant. A color change occurs during the addition of ammonia. After condensation of the ammonia in the refrigerant, the solution is kept stirring for 3 days at -40 ° C. and then is naturally heated under argon. The solvent is removed under reduced pressure at 100 ° C. using a distillation bridge and a recovery Schlenk placed in the liquid air. An insoluble yellow / green polytitanosilazane is obtained.

Analyse élémentaire : Si/Tï = 2,5 (Si = 22,13 m% ; Ti = 14,88 m%) Spectroscopie infrarouge (KBr/cm 1) : 3381, 2955-2788, 2113, 1410, 1256, 1181, 1000-800, 621. Elemental analysis: Si / Ti = 2.5 (Si = 22.13 m%, Ti = 14.88 m%) Infrared spectroscopy (KBr / cm 1 ): 3381, 2955-2788, 2113, 1410, 1256, 1181, 1000-800, 621.

Analyse thermogravimétrîque, rendement céramique (lOOO °C (S °C/h), NH3) : 69,5 % Thermogravimetric analysis, ceramic yield (1000 ° C (S ° C / h), NH 3 ): 69.5%

Le polytitanosilazane est broyé puis tamisé (63 μπη) en boîte à gants. La poudre est placée dans une nacelle en nitrure de bore pour subir une pyrolyse (300°C/h) sous ammoniac (120 ml/min) à 1000°C (2 h de palier) dans un four silice connecté à une boîte à gants avant un refroidissement à température ambiante à 600°C/h. Le produit de pyrolyse est alors chauffé à 1400°C (300°C/h) et maintenu 2 h à 1400°C sous azote (200 ml/min) avant un refroidissement à 600°C/h à température ambiante pour produire des micropoudres de couleur pourpre avec éclat métallique dans lesquelles des nanocristaux de nitrure de titane dans la phase cubique (TiN) sont dispersés dans une phase amorphe de nitrure de silicium {S13N4). The polytitanosilazane is ground and sieved (63 μπη) in a glove box. The powder is placed in a boron nitride boat for pyrolysis (300 ° C / h) in ammonia (120 ml / min) at 1000 ° C (2 h of step) in a silica furnace connected to a glove box before cooling to room temperature at 600 ° C / h. The pyrolysis product is then heated at 1400 ° C. (300 ° C./h) and maintained for 2 hours at 1400 ° C. under nitrogen (200 ml / min) before cooling to 600 ° C / hr at room temperature to produce purple-colored micropowders with metallic luster in which titanium nitride nanocrystals in the cubic phase (TiN) are dispersed in an amorphous silicon nitride phase (S13N4).

EDX : Si/Ti = 1,9 (Si( 33,57 at%) et Zr ( 17,34 at%)). EDX: Si / Ti = 1.9 (Si (33.57 at %) and Zr (17.34 at %)).

Spectroscopie infrarouge (IR-ATR; cm'1): 600-1100 cm"1 (Ti-N, Si-N). Raman (cm'1): Bandes Ti- : 150-300 cm"1 (transition acoustique LA et TA); 390-650 cm"1 (modes optiques LO et TO); 840 cm"1 (A+O) et 1090 cm"1 (20). Infrared spectroscopy (IR-ATR; cm '1 ): 600-1100 cm -1 (Ti-N, Si-N) Raman (cm ' 1 ): Ti bands: 150-300 cm -1 (acoustic transition LA and YOUR); 390-650 cm -1 (LO and TO optical modes), 840 cm -1 (A + O) and 1090 cm -1 (20).

DRX: Pics de diffraction de TiN (structure cristalline de type cfc, groupe d'espace Fm-3m) (36,39°, 42,44°, 61,80°, 73,78°, 77,9 °). XRD: TiN diffraction peaks (cfc crystal structure, Fm-3m gap group) (36.39 °, 42.44 °, 61.80 °, 73.78 °, 77.9 °).

UV-Visible (nm) : X = 550 nm UV-Visible (nm): X = 550 nm

EXEMPLE 5 EXAMPLE 5

Compactage à chaud du polytitanosilazane de l'exemple 4 pour générer un objet massif décoratif de type nanocomposite Hot compaction of the polytitanosilazane of Example 4 to generate a solid decorative object of the nanocomposite type

Le polytitanosilazane de l'exemple 1 est broyé puis tamisé (63 pm) pour former des microparticules homogènes. Le polymère subit un pressage uniaxial à température ambiante afin de tester sa plasticité à chaud par analyse thermo-mécanique (ATM). L'ATM a été utilisé en mode compression sur le polymère par chauffage sous azote jusqu'à 300°C/h à une vitesse de chauffe de 5°C/min, selon la courbe présentée Figure 4. Le débit du gaz est de 15 ml/min et la force appliquée est de 0,9 N. 45 mg de polymère sont utilisés pour préparer une pastille de 5 mm de diamètre.  The polytitanosilazane of Example 1 is ground and then sieved (63 μm) to form homogeneous microparticles. The polymer undergoes uniaxial pressing at room temperature to test its hot plasticity by thermomechanical analysis (ATM). The ATM was used in compression mode on the polymer by heating under nitrogen up to 300 ° C / h at a heating rate of 5 ° C / min, according to the curve presented in Figure 4. The gas flow rate was 15 ° C / min. ml / min and the applied force is 0.9 N. 45 mg of polymer are used to prepare a pellet of 5 mm in diameter.

Après un léger gonflement jusqu'à 112°C, le polytitanosilazane (Si/Ti= After a slight swelling up to 112 ° C., the polytitanosilazane (Si / Ti =

2,5) subit un changement dimensionnel mettant en évidence sa capacité à se déformer plastiquement sous l'action d'une charge à partir de 112°C. Pour préparer les objets massifs, 250 mg de polymères broyés et tamisés (63 pm) sont compactés de façon uni axiale sous forme d'une pièce cylindrique de 13 mm de diamètre en utilisant une presse de compactage uniaxial placée en boîte à gants et en appliquant une pression de 74 MPa à température ambiante. La montée en température est effectuée sous charge à une vitesse de chauffe de 10°C/min jusqu'à 112°C. Une fois la température de 112°C atteinte, celle-ci est maintenue pendant 30 min sous charge. Après le palier, la charge est relâchée lentement et le refroidissement se fait à une vitesse de l°C/min. 2.5) undergoes a dimensional change highlighting its ability to plastically deform under the action of a load from 112 ° C. To prepare the bulk objects, 250 mg of milled and sieved polymers (63 μm) are compacted in a uni-axial way in the form of a cylindrical piece 13 mm in diameter using a uniaxial compaction press placed in a glove box and applying a pressure of 74 MPa at room temperature. The rise in temperature is carried out under load at a heating rate from 10 ° C / min to 112 ° C. Once the temperature of 112 ° C reached, it is maintained for 30 min under load. After the bearing, the charge is released slowly and the cooling is at a rate of 1 ° C / min.

La pièce cylindrique est placée dans une nacelle en nitrure de bore pour subir une pyrolyse (20°C/h) dans un four silice connecté à une boîte à gants sous ammoniac (120 ml/min) à 1000°C (2 h de palier) avant un refroidissement à température ambiante à 30°C/h. Le produit de pyrolyse est alors chauffé à 1400°C (60°C/h) sous azote (200 ml/min) et maintenu 2 h à 1400°C avant un refroidissement à 60°C jusqu'à 800°C puis 100°C/h de 800°C à la température ambiante pour produire un objet massif teinté dans la masse (pourpre) dans lequel des nanocristaux de nitrure de titane dans la phase cubique (TilM) sont dispersés dans une phase amorphe de nitrure de silicium (S13N4). Le matériau obtenu a une densité relative de 95,6 % (dp0Udre = 3,1143 et dPièce = 2,9763). The cylindrical piece is placed in a boron nitride pod for pyrolysis (20 ° C / h) in a silica furnace connected to an ammonia glove box (120 ml / min) at 1000 ° C (2 h of step ) before cooling to room temperature at 30 ° C / h. The pyrolysis product is then heated at 1400 ° C. (60 ° C./h) under nitrogen (200 ml / min) and maintained for 2 hours at 1400 ° C. before cooling at 60 ° C. to 800 ° C. and then 100 ° C. C / h 800 ° C at room temperature to produce a bulk dyed (purple) mass object in which nanocrystals of titanium nitride in the cubic phase (TilM) are dispersed in an amorphous silicon nitride phase (S13N4) ). The resulting material had a relative density of 95.6% (d p0U dre = 3.1143 and P = 2.9763 IECE).

EXEMPLE 6 EXAMPLE 6

Synthèse en deux étape d'un polytitanosilazane (Si/Ti = 2,6) et préparation du nanocomposite /?c-Tirl/d-Si3N4 sous forme de poudre Two-step synthesis of a polytitanosilazane (Si / Ti = 2.6) and preparation of the nanocomposite /? C-Tirl / d-Si 3 N 4 in powder form

Une première étape est réalisé par réaction entre le perhydrosilazane [HSiHNH]n (en solution dans le xylène) et le diméthylamide de titane TÏ[N(CH3)2_ dans le toluène à sa température de reflux 6,3 ml (5,97 g, 26,6 mmol) de diméthylamide de titane Ti[N(CH3)2]4 sont additionnés sous argon à une solution de polyhydrosilazane [HSiHIMH]n (3 g, 66,67 mmol) dans le toluène (100 ml) sous agitation dans une verrerie de type Tricot (500 mL) surmontée d'un réfrigérant refroidit à l'eau et d'une entrée d'argon. L'addition du tétrakis(diméthylamido)titanium Ti[N(CH3)2]4 se fait au moyen d'une micro-seringue préalablement purgée sous argon à température ambiante. Une solution noire se forme instantanément. Le mélange réactionnel est laissé à température ambiante sous agitation pendant 15 h. L'élévation de la température jusqu'à la température de reflux du toluène se fait progressivement à une vitesse de 30°C/h sous agitation. Le mélange est maintenu à cette température pendant 72 heures sous agitation puis l'ensemble est refroidit jusqu'à température ambiante sous flux d'argon. Après retour à température ambiante, le solvant est éliminé sous pression réduite à 100°C à l'aide d'un pont à distiller et d'un Schlenk de récupération placé dans l'air liquide. Un composé marron foncé peu soluble est obtenu. Spectroscopie infrarouge (KBR/ cm 1): 3368, 2959-2770, 2148, 1460- 1370, 1251, 1186, 1000-800, 600. A first step is carried out by reaction between perhydrosilazane [HSiHNH] n (in solution in xylene) and titanium dimethylamide Ti [N (CH 3) 2] in toluene at its reflux temperature 6.3 ml (5.97 g Titanium dimethylamide Ti [N (CH 3) 2] 4 are added under argon to a solution of polyhydrosilazane [HSiHIMH] n (3 g, 66.67 mmol) in toluene (100 ml) with stirring. in a knit-type glassware (500 mL) surmounted by a water-cooled condenser and an argon inlet. The addition of tetrakis (dimethylamido) titanium Ti [N (CH 3 ) 2 ] 4 is by means of a micro-syringe previously purged under argon at room temperature. A black solution is formed instantly. The reaction mixture is left at room temperature with stirring for 15 h. The rise in temperature to the reflux temperature of toluene is is done gradually at a speed of 30 ° C / h with stirring. The mixture is maintained at this temperature for 72 hours with stirring and then the whole is cooled to room temperature under argon flow. After returning to ambient temperature, the solvent is removed under reduced pressure at 100 ° C. using a distillation bridge and a recovery Schlenk placed in the liquid air. A poorly soluble dark brown compound is obtained. Infrared Spectroscopy (KBR / cm 1 ): 3368, 2959-2770, 2148, 1460-1370, 1251, 1186, 1000-800, 600.

Dans une seconde étape de synthèse, le composé intermédiaire précédemment synthétisé est mis en solution dans le toluène dans un ballon Tricol (500 mL) surmonté d'un réfrigérant refroidit à -40°C et d'une entrée d'argon/ammoniac plongeant dans la solution. La solution est refroidie à -40°C et un flux d'ammoniac est alors envoyé directement dans la solution sous agitation jusqu'à condensation de l'ammoniac dans le réfrigérant. Un changement de couleur s'opère au cours de l'addition de l'ammoniac. Après condensation de l'ammoniac dans le réfrigérant, la solution est maintenue 3 jours sous agitation à -40°C puis elle est réchauffée naturellement sous argon. Le solvant est éliminé sous pression réduite à 100°C à l'aide d'un pont à distiller et d'un Schlenk de récupération placé dans l'air liquide. Un polytitanosilazane de couleur jaune insoluble est obtenu.  In a second synthesis step, the intermediate compound previously synthesized is dissolved in toluene in a Tricol flask (500 mL) surmounted by a coolant cooled to -40 ° C. and an argon / ammonia inlet immersed in the solution. The solution is cooled to -40 ° C. and an ammonia flow is then sent directly into the stirred solution until the ammonia is condensed in the refrigerant. A color change occurs during the addition of ammonia. After condensation of the ammonia in the refrigerant, the solution is kept stirring for 3 days at -40 ° C. and then is naturally heated under argon. The solvent is removed under reduced pressure at 100 ° C. using a distillation bridge and a recovery Schlenk placed in the liquid air. An insoluble yellow polytitanosilazane is obtained.

Analyse élémentaire : Si/Ti = 2,6 (Si = 22,13 m% ; Ti = 14,28 m%)  Elemental analysis: Si / Ti = 2.6 (Si = 22.13 m%, Ti = 14.28 m%)

Spectroscopie infrarouge (KBR/ cm'1): 3368, 2959-2770, 2148, 1542,1460-1370,1186, 1000-800, 600. Infrared Spectroscopy (KBR / cm '1 ): 3368, 2959-2770, 2148, 1542, 1460-1370, 1186, 1000-800, 600.

Rendement céramique (lOOO °C(5 °C/h), NH3) : 69,7 % Ceramic yield (1000 ° C (5 ° C / h), NH 3 ): 69.7%

Le polytitanosilazane est broyé puis tamisé (63 μπτι) en boîte à gants sous argon. La poudre est placée dans une nacelle en nitrure de bore pour subir une pyrolyse (300°C/h) sous ammoniac (120 ml/min) à 1000°C (2 h de palier) dans un four silice connecté à une boîte à gants sous azote avant un refroidissement à température ambiante à 600°C/h. Le produit de pyrolyse est ensuite chauffé à 1400°C (300°C/h) sous azote et maintenu 2 h à 1400°C avant un refroidissement à 600°C/h à température ambiante pour produire des micropoudres de couleur pourpre dans lesquelles des nanocristaux de nitrure de titane dans la phase cubique (TiN) sont dispersés dans une phase amorphe de nitrure de silicium (S13N4). The polytitanosilazane is ground and then sieved (63 μπτι) in glove box under argon. The powder is placed in a boron nitride boat for pyrolysis (300 ° C / h) in ammonia (120 ml / min) at 1000 ° C (2 h of step) in a silica furnace connected to a glove box under nitrogen before cooling to room temperature at 600 ° C / h. The pyrolysis product is then heated at 1400 ° C (300 ° C / h) under nitrogen and maintained for 2 hours at 1400 ° C before cooling to 600 ° C / hr at room temperature to produce purple-colored micropowder in which nanocrystals of Titanium nitride in the cubic phase (TiN) are dispersed in an amorphous phase of silicon nitride (S13N4).

Spectroscopie infrarouge (cm'1): 600-1100 cm"1 (Ti-N, Si-N) Infrared spectroscopy (cm '1 ): 600-1100 cm -1 (Ti-N, Si-N)

Raman (cm 1): Bandes Ti-N : 150-300 cm"1 (transition acoustique LA et TA); 390-650 cm"1 (modes optiques LO et TO); 828 cm"1 (A+O) et 1090 cm"1 (20). Raman (cm 1 ): Ti-N strips: 150-300 cm -1 (acoustic transition LA and TA) 390-650 cm -1 (optical modes LO and TO); 828 cm -1 (A + O) and 1090 cm -1 (20).

DRX : Pics de diffraction de TiN (structure cristalline de type cfc, groupe d'espace Fm-3m) (36,45, 42,59, 61,85, 74,56 et 77,8 °). EXEMPLE 7  XRD: TiN diffraction peaks (cfc crystal structure, Fm-3m gap group) (36.45, 42.59, 61.85, 74.56 and 77.8 °). EXAMPLE 7

Compactage à chaud du polytitanosilazane de l'exemple 6 pour générer un objet massif décoratif de type nanocomposite  Hot compaction of the polytitanosilazane of Example 6 to generate a solid decorative object of the nanocomposite type

Le polytitanosilazane de l'exemple 1 est broyé puis tamisé (63 pm) pour former des microparticules homogènes. Le polymère subit un pressage uni axial à température ambiante afin de tester sa plasticité à chaud par analyse thermo-mécanique (ATM). L'ATM a été utilisé en mode compression sur le polymère par chauffage sous azote jusqu'à 300°C à une vitesse de chauffe de 5°C/min, selon la courbe présentée Figure 5. Le débit du gaz est de 15 ml/min et la force appliquée est de 0,9 N. 45 mg de polymère sont utilisés pour préparer une pastille de 5 mm de diamètre.  The polytitanosilazane of Example 1 is ground and then sieved (63 μm) to form homogeneous microparticles. The polymer undergoes a uni-axial pressing at room temperature to test its hot plasticity by thermomechanical analysis (ATM). The ATM was used in compression mode on the polymer by heating under nitrogen up to 300 ° C. at a heating rate of 5 ° C./min, according to the curve shown in FIG. 5. The flow rate of the gas is 15 ml / min and the applied force is 0.9 N. 45 mg of polymer are used to prepare a pellet of 5 mm in diameter.

Le polytitanosilazane (Si/Ti = 2,6) subit un changement dimensionnel mettant en évidence sa capacité à se déformer plastiquement sous l'action d'une charge à partir de 113°C. Pour préparer les objets massifs, 250 mg de polymères broyés et tamisés (63 pm) sont compactés sous forme d'une pièce cylindrique de 13 mm de diamètre en utilisant une presse de compactage uniaxial placée en boîte à gants et en appliquant une pression de 74 MPa à température ambiante. La montée en température est effectuée sous charge à une vitesse de chauffe de 10°C/min jusqu'à 110°C. Une fois la température de 110°C atteinte, celle-ci est maintenue pendant 30 min sous charge. Après le palier, la charge est relâchée lentement et le refroidissement se fait à une vitesse de l°C/min. La pièce cylindrique est placée dans une nacelle en nitrure de bore pour subir une pyrolyse (20°C/h) dans un four silice connecté à une boîte à gants sous ammoniac (120 ml/min) à 1000°C (2 h de palier) avant un refroidissement à température ambiante à 30°C/h. Le produit de pyrolyse est alors chauffé à 1400°C (60°C/h) et maintenu 2 h à 1400°C avant un refroidissement à 60°C jusqu'à 800°C puis à 100°C/h de 800°C jusqu'à la température ambiante pour produire un objet massif teinté dans la masse (Violet) dans lequel des nanocristaux de nitrure de titane dans la phase cubique (TiN) sont dispersés dans une phase amorphe de nitrure de silicium (Si3N4). Le matériau obtenu a une densité relative de 92 % {dPoUCire = 3,6459 et dpièce = 3,3434). The polytitanosilazane (Si / Ti = 2.6) undergoes a dimensional change highlighting its ability to plastically deform under the action of a charge from 113 ° C. To prepare the bulk objects, 250 mg of crushed and screened polymers (63 μm) are compacted as a cylindrical piece 13 mm in diameter using a uniaxial compaction press placed in a glove box and applying a pressure of 74 mm. MPa at room temperature. The rise in temperature is carried out under load at a heating rate of 10 ° C./min up to 110 ° C. Once the temperature of 110 ° C reached, it is maintained for 30 min under load. After the bearing, the charge is released slowly and the cooling is at a rate of 1 ° C / min. The cylindrical piece is placed in a boron nitride pod for pyrolysis (20 ° C / h) in a silica furnace connected to an ammonia glove box (120 ml / min) at 1000 ° C (2 h of step ) before cooling to room temperature at 30 ° C / h. The pyrolysis product is then heated at 1400 ° C. (60 ° C./h) and maintained for 2 hours at 1400 ° C. before cooling at 60 ° C. to 800 ° C. and then at 100 ° C./h at 800 ° C. up to room temperature to produce a mass-dyed solid object (Violet) in which nanocrystals of titanium nitride in the cubic phase (TiN) are dispersed in an amorphous silicon nitride phase (Si 3 N 4 ). The resulting material has a relative density of 92% (d P o UC ire = 3.6459 and dpce = 3.3434).

EXEMPLE 8 EXAMPLE 8

Synthèse en deux étape d'un polyzirconosilazane (Si/Zr = 5) et préparation du nanocomposite /7oZrN/5-Si3N4 sous forme de poudre Two-step synthesis of a polyzirconosilazane (Si / Zr = 5) and preparation of nanocomposite / 7oZrN / 5-Si 3 N 4 in powder form

Une première étape est réalisé par réaction entre le polyméthylsilazane [HSiCH3NH]n et le diméthylamide de zirconium Zr[N(CH3)2]4 dans le toluène à sa température de reflux 2g (33,81 mmol) de polyméthylsilazane [HSiCH3NH]n diéthylamide sont additionnés sous argon à une solution de diméthylamide de zirconium Zr[N(CH3)2]4 (1,8 g, 6,73 mmol) dans le toluène (50 ml) sous agitation dans une verrerie de type Tricol (500 mL) surmontée d'un réfrigérant refroidit à l'eau, et d'une entrée d'argon. L'addition du polyméthylsilazane [HSiCH3NH]n se fait au moyen d'une micro-seringue préalablement purgée sous argon à température ambiante. Une solution jaune se forme instantanément. Le mélange réactionnel est laissé à température ambiante sous agitation pendant 15 h. L'élévation de la température jusqu'à la température de reflux du toluène se fait progressivement à une vitesse de 30°C/h sous agitation. Le mélange est maintenu à cette température pendant 72 heures sous agitation puis l'ensemble est refroidit jusqu'à température ambiante sous flux d'argon. Après retour à température ambiante, le solvant est éliminé sous pression réduite à 100°C à l'aide d'un pont à distiller et d'un Schlenk de récupération placé dans l'air liquide. Un composé orange soluble est obtenu. A first step is carried out by reaction between polymethylsilazane [HSiCH 3 NH] n and zirconium dimethylamide Zr [N (CH 3 ) 2 ] 4 in toluene at its reflux temperature 2g (33.81 mmol) of polymethylsilazane [HSiCH 3 NH] n diethylamide are added under argon to a solution of zirconium dimethylamide Zr [N (CH 3 ) 2 ] 4 (1.8 g, 6.73 mmol) in toluene (50 ml) with stirring in a glassware. Tricol type (500 mL) surmounted by a coolant cooled with water, and an argon inlet. The addition of the polymethylsilazane [HSiCH 3 NH] n is by means of a micro-syringe previously purged under argon at room temperature. A yellow solution is formed instantly. The reaction mixture is left at room temperature with stirring for 15 h. The raising of the temperature to the reflux temperature of toluene is progressively carried out at a rate of 30 ° C./h with stirring. The mixture is maintained at this temperature for 72 hours with stirring and then the whole is cooled to room temperature under argon flow. After returning to ambient temperature, the solvent is removed under pressure reduced to 100 ° C using a distillation bridge and a recovery Schlenk placed in the liquid air. A soluble orange compound is obtained.

Spectroscopie infrarouge (KBR/ cm 1): 3389, 2960-2789, 2125, 1258,Infrared spectroscopy (KBR / cm 1 ): 3389, 2960-2789, 2125, 1258,

1180, 1000-800 et 466. 1180, 1000-800 and 466.

Résonance Magnétique Nucléaire 1H (CDC /ppm). 4,9-3,1, 3,1-2,3, 2,7-2,08, 0,8-0,2, et 0. 1 H Nuclear Magnetic Resonance (CDC / ppm). 4.9-3.1, 3.1-2.3, 2.7-2.08, 0.8-0.2, and 0.

Dans une seconde étape de synthèse, le composé intermédiaire précédemment synthétisé est mis en solution dans le toluène dans un ballon Tricol (500 mL) surmonté d'un réfrigérant refroidit à -40°C et d'une entrée d'argon/ammoniac plongeant dans la solution. La solution est refroidie à -40°C et un flux d'ammoniac est alors envoyé directement dans la solution sous agitation. L'addition se fait jusqu'à condensation de l'ammoniac dans le réfrigérant. Un changement de couleur s'opère au cours de l'addition de l'ammoniac. Après condensation de l'ammoniac dans le réfrigérant, la solution est maintenue 3 jours sous agitation à -40°C puis elle est réchauffée naturellement sous argon. Le solvant est éliminé sous pression réduite à 100°C à l'aide d'un pont à distiller et d'un Schlenk de récupération placé dans l'air liquide. Un polyzirconosilazane de couleur jaune clair insoluble est obtenu.  In a second synthesis step, the intermediate compound previously synthesized is dissolved in toluene in a Tricol flask (500 mL) surmounted by a coolant cooled to -40 ° C. and an argon / ammonia inlet immersed in the solution. The solution is cooled to -40 ° C and an ammonia flow is then sent directly into the solution with stirring. The addition is done until the ammonia is condensed in the refrigerant. A color change occurs during the addition of ammonia. After condensation of the ammonia in the refrigerant, the solution is kept stirring for 3 days at -40 ° C. and then is naturally heated under argon. The solvent is removed under reduced pressure at 100 ° C. using a distillation bridge and a recovery Schlenk placed in the liquid air. An insoluble light yellow polyzirconosilazane is obtained.

Analyse élémentaire : Si/Zr = 5,05 (Si = 27,19 m% ; Zr = 17,5 m%).Elemental analysis: Si / Zr = 5.05 (Si = 27.19 m%, Zr = 17.5 m%).

Spectroscopie infrarouge (KBR/ cm 1 y. 3387, 2960-2790, 2131, 1259,Infrared spectroscopy (KBR / cm 1 , 3387, 2960-2790, 2131, 1259,

1181, 906 et 470. 1181, 906 and 470.

Rendement céramique (lOOO °C (S °C/h), NH3) : 70 % Ceramic yield (1000 ° C (S ° C / h), NH 3 ): 70%

Le polyzirconosilazane est broyé puis tamisé (63 μηι) en boîte à gants sous argon. La poudre est placée dans une nacelle en nitrure de bore pour subir une pyrolyse (300°C/h) sous ammoniac (120 ml/min) à 1000°C (2 h de palier) dans un four silice connecté à une boîte à gants sous azote avant un refroidissement à température ambiante à 600°C/h. Le produit de pyrolyse est ensuite chauffé à 1500°C (300°C/h) sous azote et maintenu 2 h à 1500°C avant un refroidissement à 600°C/h à température ambiante pour produire des micropoudres de couleur pourpre dans lesquelles des nanocristaux de nitrure de zirconium dans la phase cubique (ZrN) sont dispersés dans une phase a de nitrure de silicium (a-S'blSM). The polyzirconosilazane is milled and sieved (63 μηι) in an argon glove box. The powder is placed in a boron nitride boat for pyrolysis (300 ° C / h) in ammonia (120 ml / min) at 1000 ° C (2 h of step) in a silica furnace connected to a glove box under nitrogen before cooling to room temperature at 600 ° C / h. The pyrolysis product is then heated to 1500 ° C (300 ° C / h) under nitrogen and maintained for 2 hours at 1500 ° C before cooling to 600 ° C / hr at room temperature to produce purple-colored micropowder in which nanocrystals of Zirconium nitride in the cubic phase (ZrN) are dispersed in a phase of silicon nitride (aS ' blSM).

Spectroscopie infrarouge (IR-ATR; cm'1): 750-1100 (Si-N asym stretch), 490 (Si-N) et 460 (Zr-N). Infrared spectroscopy (IR-ATR; cm '1 ): 750-1100 (Si-N asymtretch stretch), 490 (Si-N) and 460 (Zr-N).

Raman (cm'1): Bandes Zr-N : 150-300 cm 1 (transition acoustique LA et TA); 390-650 cm"1 (modes optiques LO et TO); 645, 697 cm'1 (A+O) et 970 cm"1 (20). Raman (cm '1 ): Zr-N strips: 150-300 cm 1 (acoustic transition LA and TA); 390-650 cm -1 (LO and TO optical modes), 645, 697 cm -1 (A + O) and 970 cm -1 (20).

DRX : Pics de diffraction de ZrN (structure cristalline de type cfc, groupe d'espace Fm-3m) et de a-SÎ3 4, comme présenté Figure 6.  XRD: ZrN diffraction peaks (cfc crystal structure, Fm-3m gap group) and α-S134, as shown in Figure 6.

UV- Visible (nm): λ = 500 nm UV-Visible (nm): λ = 500 nm

EXEMPLE 9 EXAMPLE 9

Synthèse en deux étape d'un polyzirconosilazane (Si/Zr = 5) et préparation du nanocomposite /?c-ZrN/<?-Si3 4 sous forme de poudre  Two-step synthesis of a polyzirconosilazane (Si / Zr = 5) and preparation of the nanocomposite /? C-ZrN / <? - Si3 4 in powder form

Une première étape est réalisée par réaction entre le polyméthylsilazane [HSiCH3NH]n et le diéthylamide de zirconium Zr[N(CH2CH3)2]4 dans le toluène à sa température de reflux 12,5 ml (12,84g, 33,8 mmol) de diéthylamide de zirconium Zr[N(CH2CH3)2]4 sont additionnés sous argon à une solution de polyméthylsilazane [HSiCH3NH]n (10 g, 169,08 mmol) dans le toluène (200 ml) sous agitation dans une verrerie de type Tricol (500 mL) surmontée d'un réfrigérant refroidit à l'eau, et d'une entrée d'argon. L'addition du tétrakis(diéthylamido)zirconium Zr[ (CH2CH3)2]4 se fait au moyen d'une micro-seringue préalablement purgée sous argon à température ambiante. Une solution noire se forme instantanément. Le mélange réactionnel est laissé à température ambiante sous agitation pendant 15 h. L'élévation de la température jusqu'à la température d'ébullition du toluène se fait progressivement à une vitesse de 30°C/h sous agitation. Le mélange est maintenu à cette température pendant 72 heures puis l'ensemble est refroidit jusqu'à température ambiante sous flux d'argon. Après retour à température ambiante, le solvant est éliminé sous pression réduite à 100°C à l'aide d'un pont à distiller et d'un Schlenk de récupération placé dans l'air liquide. Un composé jaune clair soluble est obtenu. A first step is carried out by reaction between polymethylsilazane [HSiCH3NH] n and zirconium diethylamide Zr [N (CH 2 CH 3 ) 2] 4 in toluene at its reflux temperature 12.5 ml (12.84 g, 33, 8 mmol) of zirconium diethylamide Zr [N (CH 2 CH 3 ) 2] 4 are added under argon to a solution of polymethylsilazane [HSiCH3NH] n (10 g, 169.08 mmol) in toluene (200 ml) with stirring in a Tricol glassware (500 mL) surmounted by a coolant cooled with water, and an argon inlet. The addition of the tetrakis (diethylamido) zirconium Zr [(CH 2 CH 3) 2] 4 is by means of a micro-syringe previously purged under argon at room temperature. A black solution is formed instantly. The reaction mixture is left at room temperature with stirring for 15 h. The raising of the temperature to the boiling point of toluene is progressively carried out at a rate of 30 ° C./h with stirring. The mixture is maintained at this temperature for 72 hours and then the whole is cooled to room temperature under an argon stream. After returning to ambient temperature, the solvent is removed under pressure reduced to 100 ° C using a distillation bridge and a recovery Schlenk placed in the liquid air. A soluble light yellow compound is obtained.

Spectroscopie infrarouge (KBR/cm 1 . 3377, 2954-2773, 2129, 1460- 1370, 1255, 1179, 1000-800 et 473. Infrared spectroscopy (KBR / cm 1 , 3377, 2954-2773, 2129, 1460-1370, 1255, 1179, 1000-800 and 473.

Résonance Magnétique Nucléaire 1 H

Figure imgf000037_0001
5,1-4,49, 3,4-2,7, 1, 0,3. 1 H Nuclear Magnetic Resonance
Figure imgf000037_0001
5.1-4.49, 3.4-2.7, 1, 0.3.

Dans une seconde étape de synthèse, le composé intermédiaire précédemment synthétisé est mis en solution dans le toluène dans un ballon Tricol (500 ml_) surmonté d'un réfrigérant refroidit à -40°C et d'une entrée d'argon/ammoniac plongeant dans la solution. La solution est refroidie à -40°C et un flux d'ammoniac est alors envoyé directement dans la solution sous agitation. L'addition se fait jusqu'à condensation de l'ammoniac dans le réfrigérant. Un changement de couleur s'opère au cours de l'addition de l'ammoniac. Après condensation de l'ammoniac dans le réfrigérant, la solution est maintenue 3 jours sous agitation à -40°C puis elle est réchauffée naturellement sous argon. Le solvant est éliminé sous pression réduite à 100°C à l'aide d'un pont à distiller et d'un Schlenk de récupération placé dans l'air liquide. Un polyzirconosilazane de couleur blanche insoluble est obtenu. Analyse élémentaire : Si/Zr = 5,03 (Si = 27,19 m% ; Zr = 17,55 m%). Spectroscopie infrarouge (KBR/cm 1): 3379, 2962, 2862, 2130, 1546, 1258, 1178, 1000-800, 460 cm-1. In a second synthesis step, the intermediate compound previously synthesized is dissolved in toluene in a Tricol flask (500 ml) surmounted by a refrigerant cooled to -40 ° C. and an argon / ammonia inlet immersed in the solution. The solution is cooled to -40 ° C and an ammonia flow is then sent directly into the solution with stirring. The addition is done until the ammonia is condensed in the refrigerant. A color change occurs during the addition of ammonia. After condensation of the ammonia in the refrigerant, the solution is kept stirring for 3 days at -40 ° C. and then is naturally heated under argon. The solvent is removed under reduced pressure at 100 ° C. using a distillation bridge and a recovery Schlenk placed in the liquid air. An insoluble white polyzirconosilazane is obtained. Elemental analysis: Si / Zr = 5.03 (Si = 27.19 m%, Zr = 17.55 m%). Infrared Spectroscopy (KBR / cm 1 ): 3379, 2962, 2862, 2130, 1546, 1258, 1178, 1000-800, 460 cm -1 .

Rendement céramique (ÎOOO °C(5 °C/h), NH3) : 71,5 % Ceramic yield (1000 ° C (5 ° C / h), NH 3 ): 71.5%

Le polyzirconosilazane est broyé puis tamisé (63 μηη) en boîte à gants sous argon. La poudre est placée dans une nacelle en nitrure de bore pour subir une pyrolyse (300°C/h) sous ammoniac (120 ml/min) à 1000°C (2 h de palier) dans un four silice connecté à une boîte à gants sous azote avant un refroidissement à température ambiante à 600°C/h. Le produit de pyrolyse est ensuite chauffé à 1500°C (300°C/h) sous azote et maintenu 2 h à 1500°C avant un refroidissement à 600°C/h à température ambiante pour produire des micropoudres de couleur violette dans lesquelles des nanocristaux de nitrure de zirconium dans la phase cubique (ZrN) sont dispersés dans une phase a de nitrure de silicium (a-Si3N4). EDX Si/Zr = 4,3 (Si (47,99 % At) et Zr (11,08 % At)). The polyzirconosilazane is ground and sieved (63 μηη) in an argon glove box. The powder is placed in a boron nitride boat for pyrolysis (300 ° C / h) in ammonia (120 ml / min) at 1000 ° C (2 h of step) in a silica furnace connected to a glove box under nitrogen before cooling to room temperature at 600 ° C / h. The pyrolysis product is then heated to 1500 ° C (300 ° C / h) under nitrogen and maintained for 2 hours at 1500 ° C before cooling to 600 ° C / h at room temperature to produce violet-colored micropowder in which Nanocrystals of zirconium nitride in the cubic phase (ZrN) are dispersed in a phase of silicon nitride (a-Si3N 4 ). EDX Si / Zr = 4.3 (Si (47.99% At) and Zr (11.08% At)).

Spectroscopie infrarouge (IR-ATR; cm'1): 800-1100 (Si-N), 480 (Si-N) et 456 (Zr-N) Infrared spectroscopy (IR-ATR; cm '1 ): 800-1100 (Si-N), 480 (Si-N) and 456 (Zr-N)

Raman (cm 1): Bandes Zr-N : 150-300 cm"1 (transition acoustique LA et TA); 390-650 cm"1 (modes optiques LO et TO); 661, 700 cm"1 (A+O) et 970 cm"1 (20). Raman (cm 1 ): Zr-N bands: 150-300 cm -1 (acoustic transition LA and TA) 390-650 cm -1 (LO and TO optical modes); 661, 700 cm -1 (A + O) and 970 cm -1 (20).

DRX: Pics de diffraction de ZrN (structure cristalline de type cfc, groupe d'espace Fm-3m) et de -SÏ3 4 comme présenté Figure 7. XRD: ZrN diffraction peaks (cfc crystal structure, Fm-3m space group) and -Si3 4 as shown in Figure 7.

UV~Visible : \ = 550 nm UV ~ Visible: \ = 550 nm

EXEMPLE 10 EXAMPLE 10

Frittage des poudres de l'exemple 9 par frittage assisté par plasma (SPS) pour générer un objet massif décoratif de type nanocomposite  Sintering of the Powders of Example 9 by Plasma-assisted Sintering (SPS) to Generate a Solid Nanocomposite Decorative Object

Le polyzirconosilazane de l'exemple 9 est broyé puis tamisé (63 pm) en boîte à gants sous argon. La poudre est placée dans une nacelle en nitrure de bore pour subir une pyrolyse (300°C/h) sous ammoniac (120 ml/min) à 1000°C (2 h de palier) dans un four silice connecté à une boîte à gants sous azote avant un refroidissement à température ambiante à 600°C/h. Le produit de pyrolyse est ensuite chauffé à 1200°C (300°C/h) sous azote et maintenu 2 h à 1200°C avant un refroidissement à 600°C/h à température ambiante pour produire des micropoudres amorphes de couleur jaune verte. Le spectre UV-Visible de la poudre obtenue est présenté Figure 8.  The polyzirconosilazane of Example 9 is ground and then sieved (63 μm) in glove box under argon. The powder is placed in a boron nitride boat for pyrolysis (300 ° C / h) in ammonia (120 ml / min) at 1000 ° C (2 h of step) in a silica furnace connected to a glove box under nitrogen before cooling to room temperature at 600 ° C / h. The pyrolysis product is then heated at 1200 ° C (300 ° C / h) under nitrogen and maintained at 1200 ° C for 2 hours before cooling to 600 ° C / h at room temperature to produce yellow-green amorphous micropowder. The UV-Visible spectrum of the powder obtained is shown in FIG.

600 mg de cette poudre sont placés en boîte à gants dans un moule graphite de 10 mm de diamètre dont les parois ont été préalablement recouvertes de Papyex. La poudre est ensuite frittée sous azote (50 ml/min) à 1700°C (6000°C/h ; 5 min de palier) en appliquant une pression de 50 MPa avant un refroidissement à température ambiante pour produire un objet massif teinté dans la masse de couleur pourpre dans lequel des nanocristaux de nitrure de zirconium dans la phase cubique (ZrN) sont dispersés dans une phase β de nitrure de silicium ( -SÏ3N4). Le matériau obtenu a une densité relative de 91 % (dpoudre = 4,1618 g/cm3 et dpce = 3,7754 g/cm3). EXEMPLE 11 600 mg of this powder are placed in a glove box in a graphite mold 10 mm in diameter whose walls have been previously covered with Papyex. The powder is then sintered under nitrogen (50 ml / min) at 1700 ° C (6000 ° C / hr, 5 min of bearing) by applying a pressure of 50 MPa before cooling to room temperature to produce a solid object tinted in the purple-colored mass in which nanocrystals of zirconium nitride in the cubic phase (ZrN) are dispersed in a β-phase of silicon nitride (-Si3N 4 ). The resulting material had a relative density of 91% (dpoudre = 4.1618 g / cm 3 and that dp = 3.7754 g / cm 3). EXAMPLE 11

Synthèse en deux étape d'un polyzirconosilazane (Si/Zr = 2,4) et préparation du nanocomposite /7oZrN/a-Si3N4 sous forme de poudre Two-step synthesis of a polyzirconosilazane (Si / Zr = 2.4) and preparation of the nanocomposite / 7oZrN / a-Si 3 N 4 in powder form

Une première étape est réalisé par réaction entre le perhydropolysilazane [HSiHNH]n et le diéthylamide de zirconium Zr[N(CH2CH3)2]4 dans le toluène à sa température de reflux 9,9 ml (10,13 g, 26,67 mmol) de diéthylamide de zirconium Zr[ (CH2CH3)2]4 sont additionnés sous argon à une solution de perhydropolysilazane [HSiHNH]n (3 g, 66,67 mmol) dans le toluène (100 ml) sous agitation dans une verrerie de type Tricot (500 mL) surmontée d'un réfrigérant refroidit à l'eau, et d'une entrée d'argon. L'addition du tétrakis(diéthylamido)zirconium 2r[N(CH2CH3)2]4 se fait au moyen d'une micro-seringue préalablement purgée sous argon à température ambiante. Une solution noire se forme instantanément. Le mélange réactionnel est laissé à température ambiante sous agitation pendant 15 h. L'élévation de la température jusqu'à la température d'ébullition du toluène se fait progressivement à une vitesse de 30°C/h sous agitation. Le mélange est maintenu à cette température pendant 72 heures puis l'ensemble est refroidit jusqu'à température ambiante sous flux d'argon. Après retour à température ambiante, le solvant est éliminé sous pression réduite à 100°C à l'aide d'un pont à distiller et d'un Schlenk de récupération placé dans l'air liquide. Un composé jaune soluble est obtenu. A first step is carried out by reaction between perhydropolysilazane [HSiHNH] n and zirconium diethylamide Zr [N (CH 2 CH 3 ) 2 ] 4 in toluene at its reflux temperature 9.9 ml (10.13 g, 26 ° C). Zirconium diethylamide Zr [(CH 2 CH 3) 2] 4 are added, under argon, to a solution of perhydropolysilazane [HSiHNH] n (3 g, 66.67 mmol) in toluene (100 ml) with stirring in a glassworks. Tricot type (500 mL) surmounted by a coolant cooled with water, and an argon inlet. The addition of the tetrakis (diethylamido) zirconium 2r [N (CH 2 CH 3 ) 2 ] 4 is by means of a micro-syringe previously purged under argon at room temperature. A black solution is formed instantly. The reaction mixture is left at room temperature with stirring for 15 h. The raising of the temperature to the boiling point of toluene is progressively carried out at a rate of 30 ° C./h with stirring. The mixture is maintained at this temperature for 72 hours and then the whole is cooled to room temperature under an argon stream. After returning to ambient temperature, the solvent is removed under reduced pressure at 100 ° C. using a distillation bridge and a recovery Schlenk placed in the liquid air. A soluble yellow compound is obtained.

Spectroscopie infrarouge (KBR/ cm'1): 2962-2927, 2861, 2142, 1457, 1376, 1000-800 et 485. Infrared Spectroscopy (KBR / cm '1 ): 2962-2927, 2861, 2142, 1457, 1376, 1000-800 and 485.

Résonance Magnétique Nucléaire *H fCDCh/ppmJ: 4,56-4,16, 2,8-2,7, 1,22-0,8.  Nuclear Magnetic Resonance * H fCDCh / ppmJ: 4.56-4.16, 2.8-2.7, 1.22-0.8.

Dans une seconde étape de synthèse, le composé intermédiaire précédemment synthétisé est mis en solution dans le toluène dans un ballon Tricot (500 mL) surmonté d'un réfrigérant refroidit à -40°C et d'une entrée d'argon/ammoniac plongeant dans la solution. La solution est refroidie à -40°C et un flux d'ammoniac est alors envoyé directement dans la solution sous agitation. L'addition se fait jusqu'à condensation de l'ammoniac dans le réfrigérant. Un changement de couleur s'opère au cours de l'addition de l'ammoniac. Après condensation de l'ammoniac dans le réfrigérant, la solution est maintenue 3 jours sous agitation à -40°C puis elle est réchauffée naturellement sous argon. Le solvant est éliminé sous pression réduite à 100°C à l'aide d'un pont à distiller et d'un Schlenk de récupération placé dans l'air liquide Un polyzirconosilazane de couleur blanche insoluble est obtenu. Analyse élémentaire : Si/Zr = 2,4 (Si = 22,19 m% ; Zr = 30,03 m%). Spectroscopie infrarouge (KBR/ cm 1). 3368, 2962-2857, 2131, 1464- 1346, 1000-800 et 500. In a second synthesis step, the intermediate compound previously synthesized is dissolved in toluene in a knitted flask (500 mL) surmounted by a refrigerant cooled to -40 ° C. and an argon / ammonia inlet immersed in the solution. The solution is cooled to -40 ° C and an ammonia flow is then sent directly into the solution with stirring. The addition is made until condensation of the ammonia in the refrigerant. A color change occurs during the addition of ammonia. After condensation of the ammonia in the refrigerant, the solution is kept stirring for 3 days at -40 ° C. and then is naturally heated under argon. The solvent is removed under reduced pressure at 100 ° C. using a distillation bridge and a recovery Schlenk placed in the liquid air. An insoluble white polyzirconosilazane is obtained. Elemental analysis: Si / Zr = 2.4 (Si = 22.19 m%, Zr = 30.03 m%). Infrared spectroscopy (KBR / cm 1 ). 3368, 2962-2857, 2131, 1464-1346, 1000-800 and 500.

Rendement céramique (lOOO °C (5 °C/h), NH3) : 70 % Ceramic yield (1000 ° C (5 ° C / h), NH 3 ): 70%

Le polyzirconosilazane est broyé puis tamisé (63 pm) en boîte à gants sous argon. La poudre est placée dans une nacelle en nitrure de bore pour subir une pyrolyse (300°C/h) sous ammoniac (120 ml/min) à 1000°C (2 h de palier) dans un four silice connecté à une boîte à gants sous azote avant un refroidissement à température ambiante à 600°C/h. Le produit de pyrolyse est ensuite chauffé à 1500°C (300°C/h) sous azote et maintenu 2 h à 1500°C avant un refroidissement à 600°C/h à température ambiante pour produire des micropoudres de couleur marron dorée dans lesquelles des nanocristaux de nitrure de zirconium dans la phase cubique (ZrN) sont dispersés dans une phase amorphe de nitrure de silicium (S13N4).  The polyzirconosilazane is milled and sieved (63 μm) in a glove box under argon. The powder is placed in a boron nitride boat for pyrolysis (300 ° C / h) in ammonia (120 ml / min) at 1000 ° C (2 h of step) in a silica furnace connected to a glove box under nitrogen before cooling to room temperature at 600 ° C / h. The pyrolysis product is then heated to 1500 ° C (300 ° C / h) under nitrogen and maintained for 2 hours at 1500 ° C before cooling to 600 ° C / h at room temperature to produce golden brown micro-powders in which nanocrystals of zirconium nitride in the cubic phase (ZrN) are dispersed in an amorphous silicon nitride (S13N4) phase.

Spectroscopie infrarouge (IR-ATR; cm'1): 800-1100 (Si-N), 600-400 (Zr-N). Infrared spectroscopy (IR-ATR; cm '1 ): 800-1100 (Si-N), 600-400 (Zr-N).

Raman (cm 1): Bandes Zr-N : 150-300 cm 1 (transition acoustique LA et TA); 390-650 cm"1 (modes optiques LO et TO); 648, 700 cm"1 (A+O) et 970 cm 1 (20). Raman (cm 1 ): Zr-N strips: 150-300 cm 1 (acoustic transition LA and TA); 390-650 cm -1 (LO and TO optical modes), 648, 700 cm -1 (A + O) and 970 cm -1 (20).

DRX: Pics de diffraction de ZrN (structure cristalline de type cfc, groupe d'espace Fm-3m) comme présenté Figure 9. EXEMPLE COMPARATIF 12 XRD: ZrN diffraction peaks (cfc crystal structure, Fm-3m space group) as shown in Figure 9. COMPARATIVE EXAMPLE 12

Comportement à chaud sous charge du composé brut (obtenu après la première étape de synthèse) de l'exemple 11  Charged hot behavior of the crude compound (obtained after the first synthesis step) of Example 11

L'étape d'ammonolyse (seconde étape du procédé selon l'invention) tout en éliminant partiellement les groupements carbonés, augmente le degré de réticulation du polymère. Par conséquent, cette étape permet de réduire le caractère fusible du polymère issu de la première étape (pour éviter que la pièce ne fonde) et d'augmenter son rendement céramique. Ces deux paramètres sont des données importantes pour la réalisation de pièces nanocomposites. Cet exemple comparatif met en lumière l'intérêt de cette étape d'ammonolyse, cruciale pour la réalisation de pièces nanocomposites. Il reprend le procédé de synthèse d'un polyzirconosilazanes (Si/Zr = 2,4) brut (c'est-à-dire sans étape d'ammonolyse) et du polyzirconosilazane ammonolysé de l'exemple 11 et montre l'impossibilité de faire des pièces à partir du polymère brut à travers des mesures ATM et ATG.  The ammonolysis step (second step of the process according to the invention) while partially eliminating the carbon groups, increases the degree of crosslinking of the polymer. Therefore, this step reduces the fusible character of the polymer from the first step (to prevent the piece melts) and increase its ceramic yield. These two parameters are important data for the production of nanocomposite parts. This comparative example highlights the advantage of this ammonolysis step, which is crucial for the production of nanocomposite parts. It resumes the process of synthesis of a crude polyzirconosilazane (Si / Zr = 2.4) (that is to say without ammonolysis step) and ammonolysed polyzirconosilazane of Example 11 and shows the impossibility of doing parts from the raw polymer through ATM and ATG measurements.

Le composé obtenu après la première étape de l'exemple 11 est broyé, puis tamisé (63 pm) pour former des microparticules homogènes. Le polymère subit un pressage uni axial à température ambiante, afin de tester sa plasticité à chaud par analyse thermo-mécanique (ATM). L'ATM a été utilisé en mode compression sur le polymère par chauffage sous azote jusqu'à 300 °C à une vitesse de chauffe de 5 °C/min. Le débit du gaz est de 15 ml/min et la force appliquée est de 0,9 N. 45 mg de polymère sont utilisés pour préparer une pastille de 5mm de diamètre. The compound obtained after the first step of Example 11 is milled and then sieved (63 μm) to form homogeneous microparticles. The polymer is pressed axially at room temperature to test its hot plasticity by thermomechanical analysis (ATM). ATM was used in compression mode on the polymer by heating under nitrogen up to 300 ° C at a heating rate of 5 ° C / min. The flow rate of the gas is 15 ml / min and the applied force is 0.9 N. 45 mg of polymer are used to prepare a pellet of 5 mm in diameter.

La courbe ATM du composé (Si/Zr = 2,4) obtenu après la première étape de l'exemple 11, présentée Figure 10, montre que ce polyzirconosilazane (Si/Zr = 2,4) subit un changement dimensionnel important (70%) dès les basses températures mettant en évidence sa capacité à fondre sous l'action d'une charge. Ce comportement est incompatible avec des opérations de compactage sous charge pour fabriquer des pièces puisque le polymère, après compactage ne garde pas la forme massive souhaitée. The ATM curve of the compound (Si / Zr = 2.4) obtained after the first step of Example 11, shown in FIG. 10, shows that this polyzirconosilazane (Si / Zr = 2.4) undergoes a significant dimensional change (70% ) at low temperatures highlighting its ability to melt under the action of a load. This behavior is incompatible with compaction operations under load to make parts since the polymer, after compaction does not keep the desired massive shape.

Par ailleurs, comme le montre sa courbe ATG présentée Figure 11, le polymère subit une perte de masse importante (37,2%) qui ne permet pas de maintenir la cohésion de la forme massive au cours de la pyrolyse.  Moreover, as shown by its ATG curve shown in FIG. 11, the polymer undergoes a significant loss of mass (37.2%) which does not make it possible to maintain the cohesion of the massive form during the pyrolysis.

Les Figures 12 et 13 montrent les différences en termes de déformation plastique et de rendement céramique pour le polymère obtenu après la seconde étape, par comparaison à un polymère obtenu sans étape d'ammonolyse.  Figures 12 and 13 show the differences in terms of plastic deformation and ceramic yield for the polymer obtained after the second step, compared to a polymer obtained without ammonolysis step.

Le polyzirconosilazane (obtenu après la seconde étape) de l'exemple 11 est broyé puis tamisé (63 pm) pour former des microparticules homogènes. Le polymère subit un pressage uni axial à température ambiante afin de tester sa plasticité à chaud par analyse thermo-mécanique (ATM). L'ATM a été utilisé en mode compression sur le polymère par chauffage sous azote jusqu'à 300 °C à une vitesse de chauffe de 5 °C/min. Le débit du gaz est de 15 ml/min et la force appliquée est de 0,9 N. 45 mg de polymère sont utilisés pour préparer une pastille de 5mm de diamètre.  The polyzirconosilazane (obtained after the second step) of Example 11 is ground and then sieved (63 μm) to form homogeneous microparticles. The polymer undergoes a uni-axial pressing at room temperature to test its hot plasticity by thermomechanical analysis (ATM). ATM was used in compression mode on the polymer by heating under nitrogen up to 300 ° C at a heating rate of 5 ° C / min. The flow rate of the gas is 15 ml / min and the applied force is 0.9 N. 45 mg of polymer are used to prepare a pellet of 5 mm in diameter.

La courbe ATM du composé (Si/Zr = 2,4) obtenu après l'étape d'ammonolyse de l'exemple 11, présentée Figure 12, montre que ce polyzirconosilazane (Si/Zr = 2,4) subit un changement dimensionnel faible (6%) mettant en évidence sa capacité à se déformer plastiquement sous l'action d'une charge sans fondre.  The ATM curve of the compound (Si / Zr = 2.4) obtained after the ammonolysis step of Example 11, shown in FIG. 12, shows that this polyzirconosilazane (Si / Zr = 2.4) undergoes a small dimensional change. (6%) highlighting its ability to plastically deform under the action of a load without melting.

Ce comportement est compatible avec des opérations de compactage sous charge pour fabriquer des pièces.  This behavior is compatible with compaction operations under load to make parts.

Par ailleurs, le polymère subit une perte de masse limitée (28,4%) qui permet de maintenir la cohésion de la forme massive au cours de la pyrolyse, comme le montre sa courbe ATG présentée Figure 13.  In addition, the polymer undergoes a limited loss of mass (28.4%) which makes it possible to maintain the cohesion of the massive form during the pyrolysis, as shown by its ATG curve presented in FIG. 13.

Claims

REVENDICATIONS 1 - Polymétallosilazane modifié, caractérisé en ce qu'il est susceptible d'être obtenu selon un procédé comprenant les étapes successives suivantes :  1 - Polymetallosilazane modified, characterized in that it is obtainable by a process comprising the following successive steps: a) réaction d'un polysilazane avec une entité moléculaire comprenant au moins un métal de transition et au moins un groupement carboné, pour obtenir un polymère de type polymétallosilazane et a) reacting a polysilazane with a molecular entity comprising at least one transition metal and at least one carbon group, to obtain a polymetallosilazane type polymer and b) réaction d'ammonolyse par action d'ammoniac du polymétallosilazane obtenu pour éliminer au moins partiellement les groupements carbonés, tout en augmentant le degré de réticulation du polymère. b) Ammonia ammonolysis reaction of the polymetallosilazane obtained to at least partially remove the carbon groups, while increasing the degree of crosslinking of the polymer. 2 - Polymétallosilazane modifié selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape b) est suivie d'une mise en forme à chaud du polymétallosilazane modifié obtenu permettant d'obtenir une forme densifiée du polymère par déformation plastique.  2 - modified polymetallosilazane according to claim 1, characterized in that step b) is followed by hot shaping of the modified polymetallosilazane obtained making it possible to obtain a densified form of the polymer by plastic deformation. 3 - Polymétallosilazane modifié selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les métaux de transition est (sont) choisi(s) parmi Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo et W.  3 - modified polymetallosilazane according to one of the preceding claims, characterized in that the transition metal (s) is (are) chosen from Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo and W. 4 - Polymétallosilazane modifié selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il répond à la formule :  4 - Polymetallosilazane modified according to one of the preceding claims, characterized in that it corresponds to the formula: -{[Si(R1)(R2)-NH]a[Si(R1)(R2)-N(R3)]b}~n - {[Si (R 1 ) (R 2 ) -NH] a [Si (R 1 ) (R 2 ) -N (R 3 )] b} ~ n dans laquelle : in which : - M est un métal de transition, par exemple choisi parmi Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo et W,  M is a transition metal, for example chosen from Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo and W, - a et b correspondent au rapport molaire Si/M fixé durant la réaction de l'étape a),  a and b correspond to the molar ratio Si / M fixed during the reaction of step a), - R1 et R2 identiques ou différents représentent, chacun indépendamment l'un de l'autre, un atome d'hydrogène, un groupe alkyle ou alcényle, ou aminoalkyle, préférentiellement un atome d'hydrogène ou un groupe -CH3, - CH=CH2 ou -N(H)R4 avec R4 qui représente un atome d'hydrogène ou un atome de silicium d'une autre chaîne polysilazane, R 1 and R 2, which are identical or different, each independently of one another represent a hydrogen atom, an alkyl or alkenyl group or an aminoalkyl group, preferably a hydrogen atom or a -CH 3, -CH group; = CH2 or -N (H) R 4 with R 4 which represents a hydrogen atom or a silicon atom of another polysilazane chain, - R3 représente : - soit un groupement réticulant incorporant l'élément métallique de type -M(R5)Z avec z qui dépend du degré de coordination (coordinence) du métal M et R5 qui représente, soit un groupement issu de l'entité moléculaire utilisé à l'étape a), par exemple un groupe amino, alkylamino, arylamino, alcoxyde (saturé ou insaturé), alkyle, aryle et plus généralement tout groupement labile à base de C, N, H, 0, P ou S, étant entendu que R5 ne peut pas être un atome d'halogène (Cl, Br, I, F), soit l'atome d'azote d'une autre chaîne polysilazane, R 3 represents: or a crosslinking group incorporating the metal element of the type -M (R 5 ) Z with z which depends on the degree of coordination (coordination) of the metal M and R 5 which represents either a group resulting from the molecular entity used at step a), for example an amino, alkylamino, arylamino, alkoxide (saturated or unsaturated), alkyl, aryl and more generally any leaving group based on C, N, H, O, P or S, it being understood that R 5 can not be a halogen atom (Cl, Br, I, F), or the nitrogen atom of another polysilazane chain, - soit un atome d'azote d'une autre chaîne polysilazane.  or a nitrogen atom of another polysilazane chain. 5 - Polymétallosilazane modifié selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit polysilazane est un perhydropolystlazane, un polyhydrosilazane, un polymétylsilazane, un polydiméthylsilazane, un polymétylvinylsilazane, un polyvinylsilazane, ou un copolysilazane.  5 - modified polymetallosilazane according to one of claims 1 to 4, characterized in that said polysilazane is a perhydropolystlazane, a polyhydrosilazane, a polymethylsilazane, a polydimethylsilazane, a polymethylvinylsilazane, a polyvinylsilazane, or a copolysilazane. 6 - Polymétallosilazane modifié selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'entité moléculaire comprenant au moins un métal de transition et au moins un groupement carboné est choisie parmi (es alkylamides de formule M(NR2)X et les alcoxydes de formule M(OR)x dans lesquels M représente un métal de transition tel que Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo ou W, les groupes R identiques ou différents représentent une chaîne alkyle de type méthyle ou éthyle et x est égal à 3, 4, 5 ou 6 dépendant de la coordinance du métal M. 6 - modified polymetallosilazane according to one of the preceding claims, characterized in that the molecular entity comprising at least one transition metal and at least one carbon group is chosen from (alkylamides of formula M (NR 2 ) X and alkoxides of formula M (OR) x in which M represents a transition metal such as Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo or W, the identical or different R groups represent an alkyl chain of methyl or ethyl type; and x is 3, 4, 5 or 6 depending on the coordination of the metal M. 7 - Polymétallosilazane modifié selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'entité moléculaire comprenant au moins un métal de transition et au moins un groupement carboné est choisie parmi Ti[N(CH3)2]4, Ti[N(CH2CH3)2k Zr[N(CH3)2k Zr[N(CH2CH3)2k Zr[N(CH2CH3)(CH3)k Hf[N(CH3)2]4, Hf[N(CH2CH3)2]4, Hf[N(CH2CH3)(CH3)]4, Ti[0(CH2CH3)k Zr[0(CH2CH3)]4. 7 - Polymetallosilazane modified according to one of the preceding claims, characterized in that the molecular entity comprising at least one transition metal and at least one carbon group is selected from Ti [N (CH 3 ) 2 ] 4, Ti [N (CH 2 CH 3 ) 2 k Zr [N (CH 3 ) 2 k Zr [N (CH 2 CH 3 ) 2 k Zr [N (CH 2 CH 3 ) (CH 3 ) k Hf [N (CH 3 ) 2 ] 4 , Hf [N (CH 2 CH 3 ) 2 ] 4, Hf [N (CH 2 CH 3 ) (CH 3 )] 4 , Ti [O (CH 2 CH 3 ) k Zr [O (CH 2 CH 3 )] 4 . 8 - Matériau nanocomposite sous la forme d'un objet massif comprenant une matrice composée d'une forme binaire amorphe ou cristalline de nitrure de silicium, dans laquelle sont répartis des nanocristaux d'au moins un nitrure de métal de transition de forme binaire. 9 - Matériau nanocomposite selon la revendication 8 caractérisé en ce que la matrice est constituée exclusivement de nitrure de silicium S13N4. 8 - nanocomposite material in the form of a solid object comprising a matrix composed of an amorphous or crystalline silicon nitride binary form, in which are distributed nanocrystals of at least one transition metal nitride of binary form. 9 - nanocomposite material according to claim 8 characterized in that the matrix consists exclusively of S13N4 silicon nitride. 10 - Matériau nanocomposite selon la revendication 8 ou 9 caractérisé en ce qu'il est constitué exclusivement d'une matrice constituée exclusivement d'une forme binaire amorphe de nitrure de silicium (a-Sis -j), dans laquelle sont répartis des nanocristaux d'un seul ou plusieurs nitrure de métal de transition de structure binaire (/7C-MN).  10 - nanocomposite material according to claim 8 or 9, characterized in that it consists exclusively of a matrix consisting exclusively of an amorphous binary form of silicon nitride (a-Sis -j), in which are distributed nanocrystals of one or more transition metal nitride of binary structure (/ 7C-MN). 11 - Matériau nanocomposite selon la revendication 8 ou 9 caractérisé en ce qu'il est constitué exclusivement d'une matrice constituée exclusivement d'une forme binaire cristalline de nitrure de silicium (C-S13N4), dans laquelle sont répartis des nanocristaux d'un seul ou plusieurs nitrure(s) de métal de transition de structure binaire (/7C-MN).  11 - Nanocomposite material according to claim 8 or 9, characterized in that it consists exclusively of a matrix consisting exclusively of a crystalline binary form of silicon nitride (C-S13N4), in which are distributed nanocrystals of a single or more transition metal nitride (s) of binary structure (/ 7C-MN). 12 - Matériau nanocomposite selon la revendication 11 caractérisé en ce que la forme cristalline du nitrure de silicium est la phase alpha (a : forme hexagonale/groupe d'espace P63/ 77) et/ou béta (β : forme hexagonale/groupe d'espace £31 c).  12 - nanocomposite material according to claim 11 characterized in that the crystalline form of the silicon nitride is the alpha phase (a: hexagonal form / space group P63 / 77) and / or beta (β: hexagonal form / group of space £ 31 c). 13 - Matériau nanocomposite selon l'une des revendications 8 à 12 caractérisé en ce que le métal de transition est choisi parmi Ti, Zr, Hf, V, Nb, 13 - nanocomposite material according to one of claims 8 to 12 characterized in that the transition metal is selected from Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo et W et, correspond, de préférence à Ti. Ta, Cr, Mo and W and, preferably, corresponds to Ti. 14 - Matériau nanocomposite selon l'une des revendications 8 à 13 caractérisé en ce que les cristaux de nitrure métallique ont une plus grande taille qui appartient à la gamme allant de 1 à lOOnm.  14 - nanocomposite material according to one of claims 8 to 13 characterized in that the metal nitride crystals have a larger size which belongs to the range from 1 to 100 nm. 15 - Matériau nanocomposite selon l'une des revendications 8 à 14 caractérisé en ce que la couleur du matériau est homogène et rend compte de la répartition homogène des nanocristaux dans la matrice de nitrure de silicium.  15 - nanocomposite material according to one of claims 8 to 14 characterized in that the color of the material is homogeneous and accounts for the homogeneous distribution of nanocrystals in the silicon nitride matrix. 16 - Procédé de préparation d'un matériau nanocomposite comprenant une matrice composée d'une forme binaire amorphe ou cristalline de nitrure de silicium, dans laquelle sont répartis des nanocristaux d'un nitrure de métal de transition de structure binaire, se présentant sous la forme de particules, de fibres micrométriques continues, de nanofibres ou de nanotubes, d'un revêtement, d'un composite d'infiltration d'une préforme fibreuse ou encore sous la forme d'un objet massif caractérisé en ce qu'il met en œuvre une étape de pyrolyse d'un polymétaliosilazane selon l'une des revendications 1 à 7. 16 - Process for the preparation of a nanocomposite material comprising a matrix composed of an amorphous or crystalline binary form of silicon nitride, in which nanocrystals of a transition metal nitride of binary structure, in the form of of particles, continuous micrometric fibers, nanofibers or nanotubes, a coating, a composite of infiltration of a fibrous preform or even in the form of a solid object characterized in that it implements a step of pyrolysis of a polymetaliosilazane according to one of claims 1 to 7. 17 - Procédé selon la revendication 16 caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre pour obtenir un nanocomposite sous la forme d'un objet massif.  17 - Process according to claim 16 characterized in that it is implemented to obtain a nanocomposite in the form of a massive object. 18 - Procédé selon la revendication 17 caractérisé en ce qu'il comprend une étape de mise en forme par compactage, après l'étape de pyrolyse.  18 - Process according to claim 17 characterized in that it comprises a compaction forming step, after the pyrolysis step. 19 - Procédé selon la revendication 18 caractérisé en ce l'étape de mise en forme est réalisée par frittage, éventuellement avec un traitement plasma.  19 - Process according to claim 18 characterized in that the shaping step is performed by sintering, optionally with a plasma treatment. 20 - Procédé selon la revendication 17 caractérisé en ce qu'il comprend une étape de mise en forme par compactage, avant l'étape de pyrolyse.  20 - Process according to claim 17 characterized in that it comprises a shaping step by compacting, before the pyrolysis step. 21 - Procédé selon la revendication 20 caractérisé en ce que l'étape de mise en forme par compactage est réalisée à une température appartenant à la gamme allant de 20 à 400°C, de préférence de 50 à 150°C.  21 - Process according to claim 20 characterized in that the compacting shaping step is carried out at a temperature in the range of 20 to 400 ° C, preferably 50 to 150 ° C.
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