Comment faire du papier graphène

Les fibres de carbone ont été développées dans les années 1950 et ont depuis contribué à révolutionner la conception, la fabrication et les performances de tout, des yachts et des avions aux voitures et aux vélos.

Aujourd'hui, 60 ans plus tard, un nouveau matériau semble avoir le même impact : le papier graphène.

Pour le moment, il n'est possible de fabriquer du graphène qu'en petits morceaux. Donc, l'astuce pour l'agrandir est de trouver des moyens d'empiler ces feuilles et de les lier ensemble pour faire quelque chose de plus grand. Le problème, c'est que personne n'a encore réussi cet exploit.

Aujourd'hui, Yilun Liu et des amis de l'Université Tsinghua de Pékin calculent à partir de principes fondamentaux à quoi pourrait ressembler un tel matériau.

L'astuce pour rendre le papier de graphène solide est de trouver des moyens de lier de petites feuilles de graphène ensemble bout à bout pour faire une feuille plus grande, mais aussi de lier des couches ensemble en utilisant des liaisons entre elles. De nombreux matériaux biologiques utilisent la même astuce pour augmenter leur résistance, des matériaux tels que les os, les dents et la nacre.

Bien entendu, ces matériaux sont aussi solides que leur maillon le plus faible. Ainsi, Yilun et ses collègues ont calculé le type de résistance que nous pouvons attendre du papier au graphène.

Leur réponse est que cela dépend des types de réticulations, de leur force, de leur nombre et du fait qu'elles se reforment rapidement après leur rupture, comme le font les groupes époxy et hydroxyle.

Cette approche permet aux ingénieurs de concevoir le matériau en conséquence. En fait, le nouveau modèle peut également être utilisé pour concevoir d'autres papiers, il peut donc être possible d'améliorer les propriétés de toutes sortes de feuilles minces et stratifiées.

Le modèle de Yilun and co fait un certain nombre de prédictions intéressantes. Par exemple, il indique que les liens entre les couches de graphène augmenteront la distance entre elles, réduisant ainsi la densité à environ la moitié de celle du graphite. Ainsi, le papier au graphène sera non seulement solide, mais aussi très léger.

Tout ce dont il a besoin maintenant, c'est de quelqu'un pour aller de l'avant et créer une feuille de ce genre de choses. Et s'il peut un jour être fabriqué à moindre coût et assez facilement, nous le verrons partout, à la fois à l'intérieur et à l'extérieur de notre corps.

Réf : arxiv.org/abs/1105.0138 : Propriétés mécaniques des papiers graphène

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