Ces dernières années, vous avez peut-être entendu parler du graphène, un nouveau matériau révolutionnaire doté de propriétés remarquables sensé révolutionner nos vies ? Qu’en est-il réellement ? Est-ce que le graphène va vraiment bouleverser l’industrie du high-tech dans les prochaines années ?
Le graphène est une forme inhabituelle de l’un des éléments les plus communs sur notre planète, le carbone, et a été découvert et synthétisé à l’Université de Manchester en 2004 par Konstantin Novoselov et Andre Geim. Cela leur a valu le Prix Nobel de Physique en 2010. Il se compose de plusieurs feuilles d’atomes de carbone, d’un seul atome d’épaisseur, disposés dans un réseau hexagonal. Ouais je sais, ça ne nous avance pas beaucoup.
Donc en gros, le graphène est à ce jour le matériau le plus résistant et le plus fin au monde. Mais ce n’est pas tout, puisque ces qualités sont très nombreuses, c’est aussi le matériau le plus dur et pourtant il est malléable, celui qui est le meilleur conducteur de chaleur et d’électricité… et enfin, et c’est tout l’intérêt de ce matériau, il est très peu couteux (normal puisqu’il s’agit d’une forme de carbone) !
Compte tenu de ses propriétés impressionnantes et de son faible coût, vous avez bien compris que ce matériau est bourré de qualités fortement appréciées par les industriels et notamment dans les industries high-tech. Il existe une quantité incroyable de débouchés pour le graphène, mais voici quelques endroits où nous devrions voir débarquer ce matériau dans notre quotidien très prochainement.
Les puces informatiques
Jusqu’à présent, le développement des puces pour ordinateur a suivi la fameuse loi de Moore qui énonçait que le nombre de transistors que l’on était capable de faire tenir sur un microprocesseur doublait tous les 2 ans (tous les ans dans la première étude réalisée par Moore). Mais nous approchons désormais des limites de la miniaturisation des transistors en silicone ce qui devrait contredire dans les années à venir cette « loi ».
Des recherches sont menées actuellement pour essayer de voir comment le graphène pourrait être utilisé en combinaison avec le silicone pour produire des processeurs plus rapides, plus petits et moins énergivores. IBM a d’ailleurs investi 3 milliards de dollars dans ces recherches et devrait être capable de mettre un tel processeur sur le marché d’ici 2019.
Le potentiel de telles puces est très important et pourrait avoir un réel impact sur l’informatique et la puissance des ordinateurs.
Les batteries
Notre dépendance aux appareils portables (smartphones, ordinateurs portables ou autres) n’a jamais été aussi grande. Cela en devient presque maladif, car il nous faut toujours de la batterie. Les recherches pour améliorer l’autonomie des batteries sont toujours un énorme enjeu et le graphène montre un réel potentiel de ce point de vue.
Samsung (malgré ses déboires récents en matière de batteries) a fait état d’améliorations notables de la capacité des batteries en ajoutant du graphène dans des batteries au Lithium-ion. Dans le même genre, la société chinoise Dongxu a dévoilé il y a quelques mois la « première batterie au graphène du monde« . Cette batterie de 4 800 mAh peut être rechargée à 100% en seulement 15 minutes… malheureusement, celle-ci n’est pas encore commercialisée.
Là encore, si les succès des recherches sur le graphène dans les batteries se confirme, ce matériau pourrait entrainer une vraie révolution dans un domaine ou nos appareils mobiles demandent toujours plus d’énergie.
L’électronique imprimée
Le graphène est décidément très surprenant. En effet, ce matériau peut être imprimé sur du papier (ou une autre surface). On imagine alors tous les débouchés possibles et ceux-ci sont très nombreux : billets de métro, puces RFID incrustées, tatouages électroniques, capteurs et écrans flexibles, habits connectés…
Les capteurs photographiques
Le graphène est beaucoup plus sensible à la lumière que le silicone utilisé actuellement dans les capteurs des appareils photo numériques. Ce matériau pourrait donc permettre d’améliorer la qualité des photos et en particulier dans des conditions de faible luminosité. D’ailleurs, Nokia serait déjà en train de travailler sur un smartphone équipé d’un appareil photo disposant d’un capteur fabriqué en partie en graphène, moins coûteux et moins énergivore.
Les haut-parleurs
Les haut-parleurs que nous utilisons aujourd’hui fonctionnent sur la base de pièces mécaniques qui vibrent pour produire du son. Cela signifie qu’il est nécessaire de disposer d’un espace suffisant pour que ces pièces puissent bouger. La conséquence de cela, c’est que la miniaturisation des haut-parleurs est limitée et leur positionnement a son importance.
Une équipe de chercheurs en Corée ont utilisé les principes de la thermoaccoustique (la génération de sons par le chauffage et le refroidissement rapides d’un matériau) pour fabriquer un haut-parleur très fin et qui ne vibre pas à l’aide d’un aérogel au graphène. Un tel haut-parleur serait idéal pour les appareils mobiles et conviendrait parfaitement pour les TV ultraplates.
Les écrans
Et ce n’est pas fini !
Comme le graphène est presque transparent et surtout très solide, il peut être utilisé sur du verre pour le renforcer. Cet usage est bien évidemment parfait pour rendre encore plus solide des écrans et notamment les écrans tactiles de nos smartphones qui sont souvent un maillon faible.
Le graphène est plus résistant que le diamant et un écran qui en serait recouvert serait presque incassable ou en tout cas ne se briserait pas lorsque vous faites tomber votre appareil. Le verre renforcé aurait bien sûr de très nombreux autres usages, notamment dans les transports ou autres.
Les équipements de sport
Le graphène étant très léger et très costaud, on imagine facilement ce matériau trouver sa place dans de nombreuses disciplines sportives où tout gain de poids a un impact immédiat sur la performance : cyclisme, sport automobile, ski…
Combiné avec de la fibre de carbone, le graphène peut réduire encore plus le poids d’un appareil tout en conservant sa solidité. La société Dassi a été en mesure de produire ainsi un cadre de vélo qui ne pèse que 750 grammes et espère pouvoir descendre jusqu’à seulement 350 grammes dans un futur proche. 350 grammes pour un cadre de vélo, vous imaginez ?
Le graphène dans notre futur ?
Les usages ci-dessus ne sont que quelques exemples concrets des possibilités que représente le graphène pour notre futur. Mais il existe bien sûr un large éventail d’utilisations possibles dans les domaines industriel et médical qui pourraient tout autant être révolutionnaires.
Reste maintenant à savoir si le graphène va tenir ses promesses ! Nous ne sommes pas à l’abri de tomber sur des problèmes de production insurmontables ou un coût d’utilisation plus important qu’anticipé… mais si seulement une partie des usages pressentis venait à se concrétiser cela viendrait tout de même apporter de vraies améliorations à toute l’industrie du high-tech.
Que pensez-vous du graphène ? Quelles utilisations vous semblent le plus prometteuses ? N’hésitez pas à nous en parler dans les commentaires !
Article mis à jour le 23 janvier 2021 par Byothe
