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De l'eau, du produit vaisselle, une mine de crayon, un mixeur et voilà du graphène pour pas cher

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Une équipe de chercheurs irlandais aurait trouvé une solution simple et efficace pour produire du graphène de haute qualité, à l'échelle industrielle. Si le système est développé avec succès, ce matériau aux applications multiples pourrait être utilisé dans l'électronique, la construction automobile, l'aérospatiale, la chimie…

De l'eau, du produit vaisselle, une mine de crayon, un mixeur et voilà du graphène pour pas cher © CORE Materials - Flickr - C.C.

Des lignes de production tournant à plein régime, fabricant du plastique ultra résistant, des écrans flexibles pour les téléphones mobiles ou encore des batteries à très haute capacité… Les scientifiques du laboratoire Amber, à Dublin, pourraient faire de ces rêves industriels une réalité. Ils ont développé une technique simple permettant de produire du graphène de très haute qualité.

Découvert en 2004 par deux scientifiques qui ont obtenu en 2010 le prix Nobel de physique, ce matériau "miracle" dispose de multiples propriétés. Il est par exemple un excellent conducteur d'électricité : les électrons circulent près de 150 fois plus rapidement sur du graphène que sur le silicium qui est aujourd'hui utilisé pour fabriquer les puces électroniques. Le graphène est par ailleurs 200 fois plus résistant et six fois plus léger que l'acier.

Un milliard d'euros d'investissement

C'est un cristal de carbone en deux dimensions, fin comme un atome. Une couche de graphène ne mesure que 0,3 nanomètre d'épaisseur. Ces éléments de forme hexagonale s'accrochent les uns aux autres, formant un feuillet qui ressemble à un nid d'abeille. Si l'on empile 3 millions de ces couches, on obtient… un millimètre de graphite, la matière qui compose les mines des crayons à papier. Le graphène n'est donc pas à la base un produit cher.

Il suscite de grands espoirs chez les industriels et les autorités publiques : l'Union Européenne a accordé un milliard d'euros à deux projets en mars 2014. L'un concerne les neurosciences et l'autre la production à grande échelle de graphène. La distribution de ces fonds sera étalée sur 10 ans.

De l'eau et du savon

Les chercheurs du laboratoire Amber ont bénéficié d'une partie de cet investissement pour développer leur méthode de production à grande échelle. Pour séparer les couches de graphène qui composent le graphite, ils le placent avec de l'eau dans une centrifugeuse. Le mouvement du rotor permet de séparer les différents feuillets. Ils ajoutent ensuite un "agent de surface", qui colle au graphène et empêche les couches de se superposer à nouveau.

Le directeur de l'équipe de recherche, le professeur Coleman, explique au quotidien irlandais Irish Times : "Nous avons simplement rajouté un peu de savon dans l'eau. Vous pourriez probablement produire du graphène dans votre cuisine avec un blender. Nous avons fait une démonstration de notre technique dans un blender Kenwood à 39,95 euros, avec un peu de liquide vaisselle."

Difficultés de production

Ce procédé pourrait être mis en place à plus grande échelle, pour produire des centaines de litres de graphène. Le groupe chimiste anglais Thomas Swan soutient l'équipe de scientifiques dans le développement d'un procédé industriel depuis deux ans. Il a d'ores et déjà investi 750 000 euros dans le projet et prévoit de s'investir au côté des scientifiques au moins 12 mois supplémentaires, au côté de l'organisation "Science Foundation Ireland".

Mais cette équipe n'est pas seule à travailler sur  la question : de nombreux chercheurs et industriels essayent actuellement de développer des méthodes de production fiables. Un défi difficile : il suffit que les feuillets de graphène s'empilent les uns sur les autres pour que le matériau perde ses fabuleuses propriétés et redeviennent du simple graphite.

Lélia de Matharel

Du 6 au 9 mai 2014, la conférence internationale "Graphène 2014" se déroule à Toulouse, au Centre des congrès Pierre Baudis. Elle rassemblera plus de 700 chercheurs venus du monde entier ainsi que des industriels. 

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