Recherches

Graphène: usages et prix


Le graphène est composé de feuilles de graphite bidimensionnelles, du matériel qui nous est familier grâce aux crayons que nous avons dans nos mains tous les jours, s'ils ne sont pas occupés et tapent un smartphone.

Ces feuilles pleines ne sont pas pour écrire mais pour fabriquer les plus petits transistors produits au monde, par exemple, et de nombreux autres domaines d'application existent au fur et à mesure que la recherche se poursuit autour de ce matériau prometteur. Ce n'est pas une pensée personnelle ni un espoir naïf, de nombreux chercheurs sont convaincus, données en main, que graphène dans pas trop d'années, retirera le silicium dans la réalisation de transistors et remplacera d'autres matériaux dans d'autres domaines, se révélant plus performants.

Du point de vue "chimique", la définition du graphène est celle d'un matériau constitué d'un couche monoatomique d'atomes de carbone avec une résistance mécanique considérable, similaire à celle du diamant, et une flexibilité égale à celle du plastique.

Graphène: applications

Grâce aux applications utiles de cette feuille de graphite découverte, deux physiciens ont conquis le Prix ​​Nobel de physique en 2010, ce sont Andrej Gejm et Konstantin Novoselov de l'Université de Manchester et des applications universellement récompensées concernaient des transistors. Les deux scientifiques ont réussi à construire avec ce matériau une «feuille» double couche, encore plus résistante et flexible, donc encore plus utile et pratique.

Il y a toujours une feuille de graphite et le graphène lui doit beaucoup de ses propriétés, un excellent conducteur électrique avec une température de fusion très élevée. En plus de composer les fines feuilles de graphène, le graphite peut également être utilisé directement pour produire des réfractaires, des lubrifiants, des crayons, des colorants et des électrodes pour EDM. Avec la graphitation on obtient également la «version» artificielle qui peut être insérée dans les réacteurs nucléaires RBMK 1000 en tant que modérateur neutronique, sous forme de barres pour absorber les radiations émises par les barres ci-dessus.

Graphène: utilise

La principale utilisation à ce jour concerne le nanocomposites polymères qui peuvent déjà être obtenus et sont produits en incorporant du graphène (en tant que nano-charge) dans la matrice polymère de base. Cependant, ce n'est pas le seul destin de ce matériau qui se révèle chaque jour plus utile. On le trouve également dans les circuits intégrés et dans le processus de détection de molécules de gaz ou dans le processus de dessalement, dans les multiplicateurs de fréquence et les ultracondensateurs.

Dans le domaine de l'éclairage, on peut être construit avec ce matériau ampoule miniaturisée qui émet de la lumière grâce à de petites électrodes métalliques placées sur des bandes de graphène, invisible à l'oeil nu, qui devient un filament incandescent. Cette belle découverte est assez récente et promet développements intéressants, a été publié dans la revue Nature Nanotechnology en 2015. Une autre utilisation du graphène qui n'est pas trop «réservée aux professionnels», en effet, sous les yeux de tous, est celle du tennis.

En fait, en 2012, il a fait ses débuts une raquette avec une greffe de graphène innovante, placé en son centre et qui le rend plus léger. Grâce à cet "ajout", les fabricants de raquettes ont pu prévoir d'ajouter du poids au cou et à la tête, augmentant ainsi les performances et la facilité d'utilisation.

Si nous voulons plutôt connaître une autre utilisation du graphite, lire ici, comment il peut être utilisé

Graphène: piles

La Les batteries au graphène donnent de l'espoir à tous ces utilisateurs de smartphones toujours à court de charge, qui a déjà atteint des niveaux inférieurs à 30% en milieu de matinée. Ces batteries promettent une durée de fonctionnement 20 fois plus longue que les batteries lithium-ion standard et nous ne pensons pas qu'elles doivent être chargées pendant des jours entiers, cela ne prend que quelques secondes.

Les avantages ne sont pas terminés: alors que les batteries lithium-ion actuelles ne peuvent être rechargées qu'un nombre limité de fois, celles-ci dans le graphène ne sont pas affectés par «l'effet mémoire» et résister à des dizaines de milliers de cycles de charge.

Graphène: prix

Ductile et extrêmement résistant, 200 fois plus que l'acier, le graphène est actuellement un matériau assez précieux, potentiellement utilisable pour améliorer tout appareil actuellement sur le marché. Ce n'est pas seulement la loi du marché qui le rend cher mais le fait qu'il ne soit pas encore reproduit à l'échelle mondiale. Quant à son utilisation pour les batteries, elle coûte environ 60 fois plus que les matériaux utilisés aujourd'hui, dans les prochaines années la situation pourrait changer et ces batteries magiques deviendraient à la portée de tous.

Graphène: production

Aujourd'hui, il y en a déjà beaucoup les moyens d'obtenir ce matériau à partir du graphite, les deux principaux sont l'exfoliation mécanique et celle en phase liquide. L'exfoliation mécanique consiste en l'application d'une force à la surface de cristaux de graphite hautement orientés qui est capable de détacher et de déplier les couches cristallines afin d'obtenir la monocouche souhaitée.

L 'exfoliation en phase liquide il s'agit plutôt d'une technique basée sur l'utilisation des forces de pression qui sont générées précisément dans un liquide. Les chercheurs et les industries en dépendent fortement méthode car elle s'avère la plus évolutive car elle permet d'obtenir de grandes quantités de graphène de bonne qualité. Il y a aussi des inconvénients, c'est une méthode à améliorer mais qui augure bien.

Le graphène peut également être produit à travers les processus suivants que je me limite à lister, laissant les détails à ceux qui souhaitent en savoir plus sur des textes spécifiques: oxydation réduction du graphite, croissance épitaxiale sur carbure de silicium, croissance épitaxiale sur substrats métalliques, croissance par fusion carbone-métal, pyrolyse de l'éthylate de sodium, à partir de nanotubes de carbone, réduction du dioxyde de carbone.

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