Et si l’avenir du graphène était ailleurs ?

Le graphène ne cesse d’inspirer. Et ce n’est pas le succès de la Graphene 2017 Conference qui va le contredire. Plus de 250 interventions, 1000 experts sont ainsi attendus à Barcelone du 28 au 31 mars pour partager les dernières technologies et les dernières applications qui intègrent le graphène. En parallèle des conférences scientifiques se tient d’ailleurs plusieurs événements pour soutenir le transfert de technologie et connecter le monde de la recherche et le monde industriel.

De la pâte à modeler qui capte la pression

Un chercheur du Trinity College de Dublin a eu l’ingénieuse idée d’ajouter quelques flocons de graphène à du Silly Putty, cette matière visqueuse utilisée inventée en 1949 et qui est surtout utilisée comme jouet aux propriétés physiques étranges : une boule rebondit 25% plus haut qu’une balle en caoutchouc, mais quand la pose, elle coule comme un liquide.

Résultat de ce curieux essai: la pâte devient un bon conducteur électrique sensible à la moindre déformation. Tellement sensible qu’elle peut faire office de capteur de pression plusieurs centaines de fois plus performants que les appareils usuels annoncent les chercheurs. Brevetée, cette invention a par exemple été testée avec succès pour mesurer le poul ou la pression artérielle et a été sensible au passage d’une araignée…

Quand le graphène améliore d’autres technologies

Le graphène pourrait relancer la thermoïonique annoncent des chercheurs de l’université de Stanford dans une étude parue dans Nano Energy. Le convertisseur thermoïonique mis au point dans les années 1950, notamment pour le spatial, transformait de l’énergie thermique en énergie électrique mais n’a jamais réussi à atteindre des performances suffisantes pour une application industrielle. Les chercheurs ont cette fois-ci remplacé les électrodes en tungstène par des électrodes en graphène séparées par un faible espace de vide. A 1000°C, le convertisseur devient 6,7 fois plus efficace. Reste à transformer cet essai qui a été fait sous vide d’air dans des conditions normales pour pouvoir relancer la thermoïonique.

Le projet Gryphon de l’Union européenne, coordonné par l’école polytechnique de Lausanne visait à tester l’utilisation du graphène pour améliorer les performances de la spectroscopie infrarouge, une technique de détection et d’analyse très répandue dans la recherche académique et dans l’industrie (chimie, micro-électronique, médecine…). Le biocapteur ainsi obtenu a permis d’élargir sensiblement le spectre du détecteur. Et cette première version affiche déjà des performances supérieures aux meilleurs standards actuels.

Et si le graphène était déjà dépassé !

Deux équipes de chercheurs ont publié des études dans lesquelles ils explorent les capacités de nouveaux matériaux 2D inspirés du graphène afin de s’affranchir des limites qu’ils lui ont trouvé.

C’est ainsi qu’Axel Enders, un physicien allemand de l’université de Bayreuth, en poste actuellement à l’université Nebraska-Lincoln (Etats-Unis), a développé avec des partenaires polonais et américains un semi-conducteur 2D. Ce matériau est composé de carbone, de bore et d’azote – il a été baptisé hexagonal bore-carbone-azote (h-BCN) – et a été présenté dans un article du journal ACS Nano. Les scientifiques annoncent que ce matériau est un point de départ vers de nouveaux composants électroniques plus petits, plus flexibles et plus économes en énergie que ceux d’aujourd’hui. Le h-BCN est stable pour des positions off / on de passage des électrons, un avantage en électronique par rapport au graphène qui laisse passer les électrons sans entrave à n’importe quel voltage.

De leur côté, l’équipe du chinois Wei-liu de la Southern University of Science et Technology publie dans Nature Chemistry une étude sur la fabrication d’un matériau organique de structure analogue au graphène. Objectif : trouver des alternatives au graphène pour pallier son manque de modularité. L’équipe chinoise a réussi à trouver une méthode de synthèse d’un tel matériau en partant de composés tétrabromés organisés sous forme d’un plan qu’ils ont cristallisés. Par chauffage, ils provoque le départ des atomes de brome qui sont remplacés par des liaisons carbone-carbone. Le résultat est un cristal, solide, composé de feuillets plans que les chercheurs ont séparés un à un. Les feuillets présentent une structure régulière. Ils sont épais d’environ 1 nm pour quelques micromètres de longueur. Testés comme anode pour des batteries sodium-ion, ils ont montré des performances supérieures au graphène. Cette synthèse ouvre la voie à de nombreuses autres et à tout un pan de recherche en chimie des matériaux.

Sophie Hoguin