Le graphène est largement utilisé dans les domaines de l’aérospatiale, de l’énergie solaire, des nanotechnologies, de l’électronique, de la biomédecine et des matériaux composites. Il est considéré comme un matériau miracle capable de transformer le 21e siècle.
Qu’est-ce que le graphène ?
Le graphène est un cristal bidimensionnel composé uniquement d’atomes de carbone, avec une épaisseur d’une seule couche atomique, extrait de matériaux de graphite naturel. La découverte et l’extraction de ce matériau ont valu à deux physiciens britanniques le prix Nobel de physique en 2010, ouvrant ainsi un tout nouveau domaine des matériaux.
En amont, le graphène est produit à partir de matières premières telles que le minerai de graphite et le méthane. En aval, il est transformé en composés de graphène et en films de graphène, utilisés dans des produits finaux comme les peintures, les encres, les téléphones portables et les écrans tactiles. Actuellement, le graphène a déjà permis des avancées majeures dans de nombreux domaines scientifiques, notamment la chimie, les matériaux, la physique, la biologie, l’environnement et l’énergie. Avec l’optimisation et l’amélioration continues des procédés de fabrication, les coûts de production diminueront progressivement, permettant au graphène d’être utilisé plus largement grâce à ses propriétés matérielles exceptionnelles.
Pourquoi le graphène est-il si spécial ?
Le graphène est considéré comme l’un des nouveaux nanomatériaux les plus minces, les plus résistants, les plus flexibles et les plus légers connus à ce jour.
- Il est ultra-mince, avec une épaisseur équivalente à un deux-cent-millième de celle d’un cheveu.
- È resistente, 100 volte più forte del miglior acciaio che si possa produrre oggi.
- Sa conductivité électrique est supérieure à celle du cuivre, et dans des conditions spécifiques, il peut même atteindre une supraconductivité.
- Il est excellent conducteur de chaleur, avec une conductivité thermique 3 à 4 fois supérieure à celle du diamant, le matériau le plus conducteur connu.
- Il est ultra-transparent, avec une transparence presque 10 % supérieure à celle du verre.
Comment le graphène change-t-il le monde ?
L’épaisseur d’une seule couche de graphène est de seulement 0,355 nm, et trois couches empilées ne dépassent pas un nanomètre. Parallèlement, sa résistance mécanique est exceptionnellement élevée, 200 fois supérieure à celle de l’acier. S’il était utilisé pour fabriquer des voitures ou des matériaux aérospatiaux, les produits finis seraient à la fois légers et incroyablement solides.
Un autre point notable est que sa conductivité électrique et thermique est la meilleure parmi tous les matériaux connus. Par exemple, il existe une technologie appelée « batterie au graphène », qui, en théorie, pourrait permettre à une voiture de parcourir 1 000 km après seulement 10 minutes de charge. En réalité, il s’agit strictement parlant d’un supercondensateur. Les batteries que nous utilisons couramment, principalement des batteries au lithium, fonctionnent par réactions chimiques pour la charge et la décharge. Plus la charge est rapide, plus la réaction est intense, ce qui peut entraîner une surchauffe et un risque d’explosion. En revanche, les supercondensateurs, basés sur des processus purement physiques, ne présentent pas ce problème et ont une durée de vie plus longue.
De plus, comme beaucoup le savent déjà, le graphène peut être utilisé pour fabriquer des puces électroniques, ce qui permettrait d’améliorer considérablement leurs performances. Actuellement, il existe 146 985 brevets liés au graphène dans le monde. Cependant, la technologie du graphène en est encore à ses débuts.
