Des feuilles de carbone haute performance ont pu être produites à bas coût. © pixelkorn, Fotolia

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Des feuilles de carbone solides, super-résistantes et bon marché

ActualitéClassé sous :physique , graphène , carbone

Les matériaux composites à base de fibres de carbone sont aujourd'hui couramment employés dans bien des domaines. Mais quelques défauts, tant techniques qu'économiques, les empêchent d'être encore plus largement utiles. Alors, des chercheurs proposent une nouvelle solution bon marché.

Les fibres de carbone qui renforcent certains matériaux composites nécessitent d'être produites à des températures supérieures à 2.500 °C. De fait, ces derniers coûtent relativement cher. Ils présentent par ailleurs des propriétés mécaniques anisotropes et une certaine fragilité. Mais une équipe internationale de chercheurs propose aujourd'hui un nouveau procédé bon marché de fabrication de feuilles de carbone, qui font fi des défauts techniques de leurs cousines.

Le secret ? Le recours à du graphite (le même carbone que celui se trouvant dans nos mines de crayons) et, surtout, un traitement qui s'opère à moins de 45 °C. L'idée de base, les chercheurs l'ont empruntée à la nature. La nacre en effet — celle qui fait la résistance et la longévité des coquillages — est constituée de plaquettes parallèles reliées entre elles par de minces couches de matière organique.

Cette image en fausses couleurs (microscopie électronique à balayage) montre la surface fracturée d’une feuille de graphène « pontée » mise au point par des scientifiques de l’université de Dallas (États-Unis) et de l’université de Beihang (Chine). © Université de Beihang

Des agents de pontage chimiques

Ainsi, les chercheurs ont oxydé et dispersé dans de l'eau, des plaquettes micrométriques de graphite pour obtenir, après filtration et à bas coût, des feuillets d'oxyde de graphène. L'astuce a ensuite consisté à incorporer à ces feuilles de véritables agents de pontage. Ceux-ci étaient destinés à interconnecter les feuillets par le biais de liaisons chimiques.

Résultat : des feuilles de carbone « pontées » plus résistantes et plus dures que les composites à base de fibres de carbone ; elles sont également moins chères. Elles peuvent aussi conduire l'électricité et être une protection contre les radiations électromagnétiques. De quoi envisager de nombreuses applications.

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