Découvrez le matériau qui va radicalement changer le monde: le graphène

Le Graphène c'est quoi ? C'est du carbone plus exactement du graphite comme celui que nous avions dans nos mines de crayons sur les bancs de l'école communale.  Voici des articles et une émission pour mieux comprendre cette découverte colossale. Un matériaux peu onéreux, une voie écologique vers la modernité des nano-technologies ? C.R.

 Ce n’est plus le plastique le matériau de l'avenir, mais le graphène, écrit Nick Bilton dans son blog sur le New York Times. Non seulement il est le matériau le plus résistant et le plus mince au monde, mais il est aussi le meilleur conducteur de l'électricité et de la chaleur, compte tenu qu’il s’agit d’une forme de carbone. En outre, il n’est épais que d’un atome, et il est à la fois le matériau le plus dur du monde, et le plus malléable. 

Ce matériau miracle est appelé à changer l’industrie de l’électronique, écrit Bilton.

• Le graphène a été découvert il y a dix ans, mais ce n’est qu’en 2010 qu’il a commencé à intéresser le monde, lorsque deux physiciens de l'Université de Manchester ont  reçu le prix Nobel pour les expériences qu’ils avaient menées avec ce matériau en 2010.
• L'American Chemical Society a déclaré en 2012 que le graphène est 200 fois plus résistant que l'acier et qu’il est si fin qu'avec un gramme de ce matériau, on peut couvrir la surface d’un terrain de football.
• Les scientifiques chinois ont récemment mis au point un aérogel de graphène avec un matériau très léger issu d’un gel qui est sept fois plus léger que l'air.
• Le graphène est à la fois transparent, conducteur et flexible, des qualités qui sont rarement associées dans un seul matériau.
• Le graphène est de haute qualité et peu coûteux.

Quelques possibilités d’exploitation du graphène: 

• L'industrie high-tech pourrait changer de façon spectaculaire. Le graphène ouvre la porte à des gadgets flexibles, comportant des batteries submersibles avec une très longue autonomie, et des habillages translucides et flexibles. Ces gadgets seront plus rapides et moins chers.
• En 2011, une première batterie combinant graphène et silicium a été développée par des chercheurs de la Northwestern University. Le téléphone portable qu’elle aurait pu équiper aurait disposé d’une autonomie de 15 jours, et il se serait rechargé en seulement 15 minutes.
• En 2012, l'American Chemical Society a déclaré que le graphène permettrait de concevoir des téléphones portables « minces comme une feuille de papier et pliables au point de pouvoir rentrer dans une poche ».
• Des chercheurs du Samsung Advanced Institute of Technology, associés à l’Université de Sungkyunkwan, en Corée du Sud, ont annoncé la semaine dernière avoir découvert un moyen de produire du graphène de haute qualité à partir de plaquettes de silicium, ce qui ouvre la voie à la production de transistors de graphène qui pourraient équiper des « écrans souples et portables sur le corps et d’autres appareils électroniques de prochaine génération ». ExtremeTech a qualifié cette découverte de « Saint Graal de la production commerciale du graphène ». Samsung n’est pas le seul à miser sur le graphène. IBM, Nokia et Sandisk travaillent aussi sur des transistors et des supports de mémoire en graphène.
• Le graphène peut être étiré de 20%, tout en demeurant capable de conduire l’électricité. Le seul autre matériau aussi extensible est le caoutchouc. Par comparaison, le silicone qui équipe les appareils électroniques d’aujourd’hui, ne peut être étendu sans dommage que de 1%.
• Des chercheurs de l’université de Berkeley en Californie ont conçu l’année dernière un casque audio qui produisait un son équivalent, voire supérieur en qualité à celui des casques Sennheiser, alors qu’ils étaient beaucoup plus petits.

• La submersibilité du graphène le prédispose aux applications médicales. Il pourrait par exemple être utilisé pour concevoir des équipements implantés directement dans le corps.

• La Fondation Bill & Melinda Gates a investi l'année dernière dans la conception d’un condom en graphène très fin, léger et très résistant à la rupture.

• Les constructeurs automobiles réfléchissent à la conception de carrosseries de voitures contenant du graphène, qui, outre qu’ils seraient très protecteurs, pourraient également servir de panneau solaire pour charger la batterie de la voiture.

• Une équipe internationale de chercheurs est en train de réaliser des essais qui pourraient aboutir à la création d’ordinateurs quantiques à base de graphène qui pourraient être les pierres angulaires de l’informatique du futur. Source http://www.express.be/

Vue d'artiste d’une feuille de graphène  © Jannick Meyer, Université deVienne, Autriche

L’avenir serait-il caché dans des mines de crayons ? 100% carbone, les nanotubes et le graphène sont au cœur des recherches de centaines de laboratoires du monde entier. Si on arrive à dompter ces produits, ils pourraient bien révolutionner notre quotidien.  

Annick Loiseau est donc une spécialiste de ces matériaux du futur. Cette physicienne, directrice de recherches à l’ONERA, a eu une chance inouïe : celle d’avoir choisi sa spécialité  au bon moment. Elle a orienté très tôt ses recherche sur les métaux destinés à  l’aéronautique, et elle a, il y a plus de 20 ans, développé des méthodes de microscopie électronique pour les observer à très petite échelle. C’est alors qu’Annick Loiseau entend parler de nanotubes de carbone, des molécules 10 000 fois plus fines qu’un cheveu et 100 fois plus résistantes que l’acier, aux perspectives révolutionnaires.

Elle est ainsi devenue une des premières scientifiques à étudier ces objets.

Derrière son microscope électronique, elle regarde grandir les nanotubes de carbone, les observe, et aimerait trouver le moyen de les contrôler.

Il y a 10 ans, autre révolution dans les milieux scientifiques : le nouveau chouchou des chercheurs s’appelle… le graphène. Un cristal à deux dimensions aussi fin qu’un atome… et aux propriétés incroyables. Le graphène permettrait de fabriquer pour trois fois rien des écrans de téléphones portables ou d’ordinateurs que l’on pourrait plier au fond de son sac.

Annick Loiseau a donc naturellement  mis le graphène au centre de ses recherches.

Cette femme au sourire radieux évolue dans un monde plutôt masculin. Une chercheuse dans un monde de chercheurs.

Cela ne l’empêche pas non plus d’être très féminine. Sur les frêles mais solides épaules de cette physicienne, l’avenir de matériaux qui pourraient valoir de l’or.

Fabienne Chauvière s'entretient avec la physicienne Annick Loiseau.