Quest-ce que le graphène ?

Il y a peu de matériaux qui sont présentés comme des super-matériaux, pour être reconnu comme tel, vous avez besoin de caractéristiques assez remarquables. Le graphène est un matériau découvert relativement récemment qui présente un certain nombre de caractéristiques intéressantes, telles que sa résistance et sa légèreté. Les scientifiques et les chercheurs travaillent dur, étudiant de nouvelles techniques pour produire du graphène et explorant les utilisations potentielles de celui-ci.

Le graphène est un allotrope artificiel, ou une forme de carbone. Il se compose d'une structure hexagonale comme le graphite, mais c'est une feuille d'un seul atome d'épaisseur, ce qui la rend extrêmement légère. Techniquement, les feuilles multicouches sont encore appelées graphène jusqu'à environ 30 couches, après quoi elles sont ensuite appelées graphite.

Dans la structure hexagonale utilisée par le graphène, trois de ses quatre électrons disponibles forment de fortes liaisons sigma avec trois autres atomes de carbone. L'électron disponible final est libre de voyager sur toute la feuille de graphène. L'électron libre par atome de carbone rend le graphène électriquement conducteur, et la recherche a démontré qu'il peut être plus conducteur que le cuivre. Les trois liaisons fortes rendent le graphène si difficile à casser que si vous fabriquiez une tôle d'acier d'une épaisseur équivalente, le graphène serait 100 fois plus résistant que l'acier le plus résistant.

Seulement 2,3% de la lumière optique est absorbée, ce qui rend le graphène presque transparent, principalement parce qu'il n'a qu'un seul atome d'épaisseur.

La force, le poids et la transparence combinés du graphène ont été illustrés dans le prix Nobel que les deux chercheurs pionniers ont reçu en 2010. Une feuille de graphène d'un mètre carré, si elle était façonnée en hamac, serait capable de supporter un chat de 4 kg, tout en étant presque complètement transparent et pesant seulement autant qu'une des moustaches du chat à 0,77 milligramme.

La recherche sur le graphène est menée dans de nombreux domaines d'études tels que la médecine, l'électronique et l'environnement. L'un des principaux facteurs limitants pour les applications commerciales a toujours été le coût. Cependant, au cours de la décennie qui a suivi sa création, le coût de fabrication du graphène a considérablement diminué, ce qui signifie que des applications commerciales commencent à apparaître.

L'une des industries clés où les consommateurs verront un jour le graphène faire la différence sera celle des batteries. La recherche a montré que le graphène sera capable de stocker de grandes quantités d'énergie dans des boîtiers plus petits et plus légers que les batteries au lithium actuelles qui peuvent être capables de se charger en quelques minutes plutôt qu'en quelques heures. Les batteries au graphène seront probablement également flexibles, ce qui leur permettra d'être facilement roulées ou façonnées sous différentes formes.