Le graphène toujours plus proche d'une utilisation commerciale
La grande mobilité électronique et la conductivité thermique du graphène combinées à sa résistance et sa souplesse constituent la promesse de capacités intéressantes pour les diodes électroluminescentes organiques (OLED) et les dispositifs de stockage d'énergie. Cependant, la commercialisation de ce «matériau miracle » semble limitée par plusieurs facteurs, notamment la synthèse à grande échelle et les interactions avec l'environnement qui dégradent ses propriétés intrinsèques. Stimulés par le potentiel d'une nanostructuration du graphène, des chercheurs ont lancé le projet GRENADA («Graphene for nanoscaled applications»), financé par l'UE. Leurs travaux de recherche se sont orientés vers l'adaptation de ses propriétés structurelles, électriques, optiques et mécaniques à la nano-échelle, et ils ont réussi à produire du graphène à l'échelle d'une plaquette sur une grande surface avec un cristal unique. Jusqu'à présent, le graphène ne pouvait être synthétisé que sous forme de petits cristaux. Même si ceux-ci suffisaient aux chercheurs pour tester les propriétés et comprendre les bénéfices extrêmement prometteurs du matériau, ils n'étaient pas suffisants pour une utilisation commerciale en masse. Mais grâce au travail de recherche des chercheurs du projet GRENADA, une méthode de synthèse révolutionnaire a été développée pour produire du graphène. La plupart des méthodes de synthèse traditionnelles nécessitent des températures très élevées. Les chercheurs du projet GRENANA ont réussi à développer du graphène à des températures inférieures, correspondant à des conditions de fabrication industrielles. La croissance a été validée sur des films de métal de taille allant jusqu'à 200 mm à des températures aussi basses que 600 degrés Celsius. En outre, ils ont fait la démonstration d'une croissance contrôlée sur des substrats nanostructurés, ainsi que de la synthèse de l'oxyde de graphène dispersé dans une solution aqueuse. Les chercheurs du projet ne se sont pas seulement concentrés sur la synthèse générique, mais aussi sur la préparation de matériaux ciblés pour les OLED, les supercondensateurs et les batteries. Plus précisément, ils ont synthétisé des films minces de graphène d'une résistivité aussi basse que 135 ohms par carré et une transparence optique bien adaptée à l'affichage d'applications. L'équipe a fabriqué des cellules de batterie test fonctionnelles avec un oxyde de graphène réduit et validé des véhicules test à supercondensateur présentant des performances équivalentes à ce qui est disponible dans le commerce. La technologie GRENADA devrait accélérer la commercialisation du graphène, qui pourrait marquer le début d'une nouvelle ère pour les équipements de grande consommation. Elle aura un impact important sur l'électronique de grande consommation, l'éclairage, les dispositifs de stockage de l'énergie et même sur les cellules solaires flexibles. En outre, l'indépendance vis-à-vis de ressources minérales rares permettra de préserver les ressources naturelles et de protéger l'environnement.
Mots‑clés
Graphène, carbone, composants électroniques, stockage d'énergie, applications nanométriques
