Une nouvelle génération de matériaux à base de graphène pour les processus de fabrication
Depuis qu'il a été pour la première fois extrait du graphite en 2004, ce matériau incroyablement mince a suscité un immense intérêt dans la communauté scientifique. Cet enthousiasme est compréhensible, car il est plus dur que le diamant et cent fois plus résistant que l'acier, sans oublier qu'il est un excellent semi-conducteur. Il a des applications dans de nombreux domaines, dont la nanoélectronique, les matériaux composites, les capteurs moléculaires, les actionneurs de muscles artificiels et les polymères de plastique. Le projet NANOMASTER (Graphene based thermoplastic masterbatches for conventional and additive manufacturing processes), financé par l'UE, a développé des polymères innovants qui réduisent de moitié la quantité de plastique nécessaire pour réaliser un composant. Cela permettra de significativement réduire les poids et d'améliorer la durabilité environnementale. Plusieurs classes de graphène et de graphite expansé ont été fabriquées et testées en le laboratoire. Les chercheurs ont examiné l'influence de caractéristiques telles que l'épaisseur, la dimension latérale, la masse volumique et la fonctionnalisation de surface sur les propriétés des nanocomposites polymères contenant ces nouveaux matériaux. La production des classes les plus prometteuses a ensuite été réalisée à plus grande échelle. Les partenaires du projet ont cherché à mieux comprendre les facteurs de transformation qui influent sur la production de nanocomposites bien réparties par extrusion bivis. Ils ont également étudié la recyclabilité des composés graphite-polymère expansés. L'équipe de NANOMASTER a finalement développé des procédés de production rapide et à grande échelle du graphène, du graphite expansé et du nano-graphite, ainsi que des machines et des méthodes de traitement conçues pour une production efficace à haut débit de mélanges-maîtres et de composés. Il a d'autre part développé des systèmes matériels pouvant être intégrés aux procédés actuels de fabrication classique et additive, sans effort et en toute sécurité. En élargissant ses techniques de production, NANOMASTER contribuera à ouvrir la voie à une série d'applications potentielles. Il s'agit par exemple de matériaux plus légers, plus résistants et plus solides que les plastiques conventionnels, et utilisant beaucoup moins de matières premières. L'utilisation du graphène permettra également de produire des plastiques présentant des propriétés nouvelles, comme une meilleure conductivité et une meilleure résistance au feu.
Mots‑clés
Graphène, fabrication, graphite, polymères, NANOMASTER, nanocomposites
