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Mettre le graphène sur le marché
Une start-up de Jessup, dans le Maryland, espère plus tard cette année mettre sur le marché l'un des premiers produits basés sur le nanomatériau graphène. Matériaux Vorbeck fabrique des encres conductrices à base de graphène qui peuvent être utilisées pour imprimer des antennes RFID et des contacts électriques pour des écrans flexibles. L'entreprise, qui mise sur le faible coût des encres au graphène, a un accord avec le géant allemand de la chimie BASF et le mois dernier a reçu un financement de 5,1 millions de dollars de la société d'investissement privé Stoneham Partners.
Graphène froissé : Les encres conductrices fabriquées par la start-up Vorbeck Materials contiennent du graphène froissé. Cette image au microscope à force atomique est colorisée pour montrer la topographie d'un morceau de graphène du type utilisé dans les encres ; les zones rouges sont plus hautes et les bleues sont plus basses.
Depuis sa création en laboratoire en 2004, le graphène est considéré comme un matériau miracle : les feuilles bidimensionnelles d'atomes de carbone sont le matériau le plus résistant jamais testé, et les propriétés électriques du graphène en font un substitut potentiel du silicium dans les puces informatiques plus rapides. . La synthèse de graphène vierge de la qualité nécessaire à la fabrication de transistors, cependant, reste un processus laborieux qui, pour l'instant, ne peut pas être réalisé à l'échelle industrielle, bien que les chercheurs travaillent sur ce problème.
Vorbeck Materials fabrique ce que conseiller scientifique de l'entreprise Ilhan Aksay appelle le graphène défectueux en grande quantité. Bien que les propriétés électriques du graphène ne soient pas assez bonnes pour supporter les transistors, il est toujours solide et conducteur.
Vorbeck Materials a autorisé sa méthode de fabrication de graphène froissé à Aksay, professeur de génie chimique à l'Université de Princeton. Vorbeck Materials affirme que les encres fabriquées avec ce graphène froissé sont suffisamment conductrices et bon marché pour concurrencer les encres à l'argent et au carbone actuellement utilisées dans les écrans et les antennes d'étiquettes RFID. (Une autre startup travaillant sur du graphène défectueux, Énergie graphène d'Austin, TX, utilise une forme similaire du matériau pour fabriquer des électrodes pour les ultracondensateurs.)
La méthode d'Aksay commence par oxyder le graphite avec des acides, puis par le séparer en feuilles très fines. Le graphite expansé est ensuite rapidement chauffé, créant du dioxyde de carbone gazeux qui augmente la pression, forçant les feuilles de graphène à se séparer. Ce processus est courant, dit Aksay, mais son groupe de recherche a développé des méthodes de surveillance pour améliorer le rendement et garantir que les feuilles de graphène se séparent complètement. Les feuilles sont ensuite chauffées pour éliminer les groupes oxygène. La conductivité est proche de celle du graphène vierge, mais les feuilles sont froissées afin qu'elles ne s'empilent pas à nouveau, explique Aksay. La poudre résultante peut être ajoutée à un solvant pour fabriquer des encres ou ajoutée à des polymères pour fabriquer des composites tels que du caoutchouc de pneu résistant.
La plupart des encres conductrices sur le marché sont composées de particules d'argent. Ces encres peuvent être imprimées en utilisant des techniques bon marché, mais les encres elles-mêmes sont chères. L'argent est utilisé à la place des métaux moins chers car il est moins sujet à l'oxydation. Les encres à l'argent sont plus conductrices que l'encre au graphène de Vorbeck, déclare le président de l'entreprise John Lettow , mais aussi beaucoup plus cher. Ils doivent également être traités thermiquement après leur application, ce qui signifie qu'ils ne peuvent pas être imprimés sur des polymères et autres matériaux sensibles à la chaleur. L'encre au graphène ne nécessite aucun traitement thermique et est plus conductrice que les autres alternatives à base de carbone aux encres à l'argent.
Les applications potentielles des encres, dit Lettow, incluent les antennes pour les étiquettes RFID bon marché imprimées sur du papier et les contacts électriques pour les écrans. Nick Colaneri, directeur du Centre d'affichage flexible à l'Arizona State University, affirme que la conductivité des encres peut limiter leur application dans les écrans aux appareils à faible résolution.
Vorbeck Materials est en pourparlers avec des fabricants d'électronique pour développer des encres conformes à leurs spécifications. Lettow dit que la société commencera à vendre des encres au graphène d'ici la fin de l'année.