Le graphène : un nouveau matériau qui promet de révolutionner plusieurs domaines

Dernière mise à jour: 29.03.24

 

On entend souvent parler de graphène, mais nombreux sont ceux qui ont encore du mal à comprendre ce qu’est et à quoi ça sert. Ce qui est sûr, c’est qu’avec les observations les plus simples, jugées parfois sans réelle importance, viennent les plus grandes découvertes. C’est de cette manière que ce matériau qui est en train de révolutionner le monde a été mis au point. Focus.

 

Qu’est-ce que le graphène ?

C’est en regardant une pomme tombée d’un arbre que Isaac Newton a découvert la gravité. Pour ce qui est du graphène, tout a commencé il y a près de 15 ans dans le laboratoire de Manchester. Deux scientifiques sont à l’origine de sa découverte. Six ans plus tard, ils ont reçu le prix Nobel de la physique grâce à leurs travaux sur ce nouveau type de matériau. 

D’après les recherches réalisées, il s’agit de très fines tranches de cristal de graphite similaires à celles qui composent les mines des crayons. Désormais, tant dans les laboratoires de recherches français que dans les laboratoires allemands et chinois, les recherches s’affairent sur ce matériau considéré comme étant le nouvel eldorado de la technologie moderne. Il est même le plus souvent utilisé pour la réalisation d’écran de Smartphone, de PC portable et se voulait être la nouvelle batterie révolutionnaire de 2018. Aujourd’hui encore, la batterie au graphène circule en masse sur le marché et se montre plus performante que la batterie lithium-ion.

Graphène : les propriétés

En termes de matériaux, le plus résistant peut bien être le graphène. Et ce dernier, dans sa structure, n’est pas uniquement considéré comme étant un matériau de la taille d’un atome de carbone. Chaque atome de carbone qui le compose est assemblé en structure hexagonale sous forme de nid d’abeille. Ce qui explique pourquoi il est aussi fin, mais performant. En ce qui concerne les propriétés de ce matériau, la liste est longue et non exhaustive.

Se caractérisant par sa grande flexibilité et sa structure ultra fine, il est un matériau léger et résistant. D’après les expériences réalisées par les deux scientifiques qui l’ont découvert, le graphène est 200 fois plus solide que l’acier et est 5 fois plus résistant que le diamant. Une raison qui explique pourquoi, dans le secteur de la police, il est souvent utilisé pour confectionner des gilets par balles à la fois souples et légers. Transparent, il est également considéré comme étant le meilleur conducteur électrique qui soit. Il est près de 150 fois plus rapide que le silicium étant donné que les électrons s’y déplacent à une vitesse éclair. De par sa taille compacte, il permet également toutes les miniaturisations de composants électroniques.

 

D’où provient ce matériau ?

Comme nous l’avons mentionné ci-dessus, il s’agit d’un cristal de carbone à l’état pur. Il existe dans le graphite, un matériau utilisé dans les mines de crayons et les jeux de grattage à l’instar des tickets de loterie. Il est ainsi exploité dans les mines de charbon. Mais savez-vous qu’il est tout aussi possible d’employer des techniques modernes qui permettent de mieux synthétiser ce matériau ? Comment ? En faisant chauffer un catalyseur, à l’instar du cuivre, dissocié avec un gaz d’hydrocarbure et où seront déposés des atomes de carbone

Il faudra obtenir une monocouche unique qui sera ensuite séparée du support des monocouches sans pour autant qu’elles se dégradent. Une expérience subtile qui demande des équipements adaptés et une grande connaissance de la physique de la part de celui qui la réalisera. 

En ce qui concerne les procédés les plus techniques, ils demeurent assez coûteux. Raison qui explique pourquoi ils ne sont pas encore industrialisés sur une grande échelle.

 

Une révolution du monde électronique

Nombreux sont ceux qui se demandent si ce matériau serait vraiment en mesure de révolutionner le monde de l’électronique. La réponse est oui. D’ailleurs, cela a été accompli depuis maintenant plusieurs années. Il est déjà utilisé par de nombreuses industries travaillant dans le secteur électronique, pour la fabrication de piles photovoltaïques et des diodes électroluminescentes. 

Ces diodes sont communément connues sous le nom de LED. Cela étant, ce matériau est susceptible de remplacer l’ITO, l’élément essentiel qui compose un chargeur portable ou aussi l’écran tactile de nos Smartphones et tablettes. À titre informatif, l’ITO ou oxyde d’indium étain, est un matériau dont la performance laisse à désirer. Il est également toxique et rare.

Le graphène est également utilisé dans les textiles dits intelligents, c’est-à-dire les textiles placés sur la peau. Dans un futur très proche, il servira également à créer des batteries souples qui seraient en mesure de charger un Smartphone à 100 % en tout juste 15 minutes. Samsung est déjà à la pointe de cette révolution. Cette entreprise coréenne a même annoncé l’an dernier qu’elle lancerait une nouvelle technique de synthèse sur de grandes feuilles monocouches.

 

L’implication de ce matériau dans l’industrie

L’oxyde de graphène pourrait d’ici peu de temps, être utilisé dans la conception des alliages qui permettraient de rendre les Airbus plus légers. Par la même occasion, ils demeureront toujours aussi performants et robustes. Dans l’industrie de l’armement, il servira à concevoir des émetteurs d’ondes Thales et permettra de rendre des appareils plus furtifs. Ce qui signifie qu’ils seront indétectables au radar.

L’implication de ce matériau dans le domaine de l’environnement

Investir dans le graphène serait une excellente alternative pour assurer la préservation de l’environnement. Comme il se combine parfaitement avec le lithium, il pourra servir à optimiser les temps de charge des voitures électroniques. Elles seraient même en mesure d’atteindre une autonomie de près de 800 kilomètres.

 

L’implication de ce matériau dans le domaine de la médecine

Dans le domaine de la médecine, il présente une excellente biocompatibilité et pourra être utilisé pour mettre au point des électrodes. Ces derniers seront par la suite plantés dans le cerveau de ceux qui souffrent de la maladie de Parkinson.

 

 

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