Le graphene

Les nouveaux matériaux constituent l'un des domaines d'innovation les plus importants de ces dernières décennies. C'est l'une des retombées de la course à l'espace. ​

Dans cet article, nous allons parler du graphène, l'une des formes allotropiques du carbone - les autres étant le graphite et le diamant - associée aux nanotechnologies. Il a été découvert par le Dr Konstantin Novoselov et le Dr Andre Geim en 2004, ce qui leur a valu le prix Nobel de physique en 2010.

Le graphène est constitué d'atomes de carbone disposés en une seule couche et présente une structure hexagonale semblable à celle d'un nid d'abeille. Il peut rester stable jusqu'à l'épaisseur d'un seul atome, ce qui en fait un matériau bidimensionnel.

Ses nombreuses caractéristiques sont extraordinaires : il est 200 fois plus résistant que l'acier de la même épaisseur, et plus dur que le diamant, avec une épaisseur allant de 1 à 10 atomes de carbone. Il est flexible et élastique, repousse l'eau et possède une conductivité électrique et thermique élevée. Il peut donc dissiper la chaleur et être soumis à des courants électriques intenses sans s'échauffer. Il est presque transparent et est si dense que même l'hélium (He) ne peut le traverser. La grande mobilité de ses électrons ouvre la perspective de son utilisation future dans les nanodispositifs. Il pourrait éventuellement remplacer des matériaux aussi importants que le silicium.

Le graphène est constitué de 10 couches. Ses découvreurs ont illustré ses caractéristiques comme suit lors de leur discours d'acceptation du prix Nobel : "Ce matériau est si solide qu'un hypothétique hamac presque invisible d'un mètre carré de surface en graphène serait capable de supporter le poids d'un chat sans se briser. Le hamac pèserait moins d'un milligramme, moins qu'une moustache du chat".

Le graphène, un mot suggéré par Boehm et ses collaborateurs en 1986, désigne en fait chacune des feuilles individuelles de carbone qui composent le graphite. Il est intéressant de noter que chaque couche de graphite, c'est-à-dire le graphène, est beaucoup plus dure et résistante que le graphite lui-même. Le graphène peut être extrait du graphite par exfoliation, et également obtenu à partir d'autres formes que prend le carbone, l'un des matériaux les plus abondants sur Terre. Mais malheureusement, il est encore très coûteux d'obtenir du graphène de qualité. En d'autres termes, il s'agit encore d'un matériau de laboratoire qui n'est pas utilisé pour des applications industrielles en raison du coût élevé de son extraction.

Les applications futures du graphène sont infinies : des batteries à la durée de vie plus longue et au temps de charge plus court ; des panneaux solaires en graphène qui pourraient générer plusieurs fois plus d'énergie que les panneaux actuels par unité de temps équivalente. Ou encore l'utilisation pour les biocapteurs et la création de prothèses, pour ne citer que quelques exemples.

Adapté de:https://www.graphenano.com/que-es-el-grafeno/ Accès : 3 de Mai de 2021

​Dr. Harry Costin