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Graphène Valley
Mis à jour le
Le "projet graphène" vient de se voir attribuer par l'union européenne 500 millions d'euros sur 10 ans. Recherche croisée entre 15 états membres.
Le sillicium est un matériau semi-conducteur, omniprésent dans l'éléctronique ou encore le photovoltaïque. C'est lui qui a donné son nom à la Vallée dans les années 70 aux Etats-Unis.
Il pourrait bien, à moyen terme, être remplacé par le GRAPHENE.
Le graphène, c'est une feuille de carbone pur de l'epaisseur d'UN atome. Il s'obtient à partir du graphite (qui compose nos mines de crayons par). Dans 1mm de graphite, on compte 3 milllions de feuilles de graphène empilées...
Sa conductivité
Là, on a une technologie de rupture potentielle...
Il fait partie des meilleurs conducteurs connus, surpassant tous les métaux...
Vitesse 100x supérieure aux semi-conducteurs. La difference entre une puce au sillicium et une au graphène? La différence de vitesse entre un vélo et une formule 1.
Mobilité des électrons 50x supérieure alors que les chercheurs se cassent déja la tête aujourd'hui pour obtenir un facteur 2.
Une autre caractéristique du graphène c'est qu'il peut rendre conducteur... Du plastique! Il suffit d'1% de graphène dans du plastique pour le rendre conducteur... Les débouchés sont énormes... Aéronautique, textile, automobile, médecine...
Vers l'informatique froide?
On peut imaginer à terme des puces électroniques, des microprocesseurs, des transistors fonctionnant à des cadences hallucinantes (loi de Moore pulverisée), plus petits et surtout ne chauffant pas. (Pas de résistance au passage du courant donc pas d'échauffement...) Un pas vers "l'informatique froide?" Plus besoin de refroidir? Un potentiel gain énergetique et environnemental.
IBM par exemple s'est lancé dans l’expérimentation des transistors en graphène, des premiers résultats encourageants certes, mais encore des années de recherches sont nécessaires avant d'envisager des puces en graphène opérationnelles et de les retrouver dans les smartphones ou des ordinateurs. C'est un des paradoxes du Graphène, il conduit trop bien l'électricité. Or schématiquement dans une puce, il faut que le courant puisse être stoppé, arreté, d'où le sillicium.
On pourrait également voir apparaître une nouvelle génération de cartes mémoire avec des capacités frôlant plusieurs téraoctets...
Pour obtenir du graphène, il existe en gros deux méthodes, l'exfoliation (cf la méthode du scotch ci dessus), mais à plus grande echelle et des processus de synthèse chimique.
En terme de recherche fondamentale, les Etats-Unis, l’Europe, la France sont en pointe. En terme de production industrielle, l'Europe se défend bien mais comme souvent. La chine et la Coree du Sud (Samsung) sont très en pointe dans la production de ce matériau. Qui coûte encore très cher...
Produire un gramme de graphène revenait encore il y'a peu de temps à 800 $ mais les coûts de production ont tendance à diminuer. Un industriel Chinois, promet dans les années qui viennent une production annuelle de 300 tonnes. Le coût de revient serait seulement de 500$ par kg....
Les grandes firmes sont aujourd’hui capables de tirer des feuilles de graphène de 1 à 2 m². Enjeux scientifiques et industriel majeur des prochaines décennies. Le graphène casse les codes de la recherche scientifique. Découvert en 2004; en 2013, la technologie des écrans souples et certaines autres applications sont déja matures.La recherche scientifique dans les matériaux est habituellement très longue, il faut 15, 20 ans...
Mais surtout, une question, quel continent, quel pays, accueillera la future "Graphène Valley..."?
(© BFM BUSINESS)
Il pourrait bien, à moyen terme, être remplacé par le GRAPHENE.
Le graphène, c'est une feuille de carbone pur de l'epaisseur d'UN atome. Il s'obtient à partir du graphite (qui compose nos mines de crayons par). Dans 1mm de graphite, on compte 3 milllions de feuilles de graphène empilées...
Caractéristiques
Sa résistance
Le plus fin materiau connu... un dixième de millionième de millimètre et pourtant il est 200 fois plus resistant que l'acier. Si un film étirable de plastique d'emballage pour aliments possédait la même résistance, il supporterait une masse de 2 tonnes sur une pointe de crayon ! On pourrait insérer du graphène pour renforcer des vêtements industriels, des tenues militaires, spatiales, des gilets pare-balle...
Sa légèreté
Si vous contsruisiez un hamac en graphène d'environ 1m², il serait plus léger qu'une moustache de chat; il pourrait bien sur soutenir sans problème l'animal. Idéal donc pour l'aéronautique et l'automobile.
Sa transparence
C'est le futur immédiat. Les écrans souples. Nokia et Samsung sont déja sur le pont. On attend les premiers prototypes pour bientôt.
Là, on a une technologie de rupture potentielle...
Il fait partie des meilleurs conducteurs connus, surpassant tous les métaux...
Vitesse 100x supérieure aux semi-conducteurs. La difference entre une puce au sillicium et une au graphène? La différence de vitesse entre un vélo et une formule 1.
Mobilité des électrons 50x supérieure alors que les chercheurs se cassent déja la tête aujourd'hui pour obtenir un facteur 2.
Une autre caractéristique du graphène c'est qu'il peut rendre conducteur... Du plastique! Il suffit d'1% de graphène dans du plastique pour le rendre conducteur... Les débouchés sont énormes... Aéronautique, textile, automobile, médecine...
Vers l'informatique froide?
On peut imaginer à terme des puces électroniques, des microprocesseurs, des transistors fonctionnant à des cadences hallucinantes (loi de Moore pulverisée), plus petits et surtout ne chauffant pas. (Pas de résistance au passage du courant donc pas d'échauffement...) Un pas vers "l'informatique froide?" Plus besoin de refroidir? Un potentiel gain énergetique et environnemental.
IBM par exemple s'est lancé dans l’expérimentation des transistors en graphène, des premiers résultats encourageants certes, mais encore des années de recherches sont nécessaires avant d'envisager des puces en graphène opérationnelles et de les retrouver dans les smartphones ou des ordinateurs. C'est un des paradoxes du Graphène, il conduit trop bien l'électricité. Or schématiquement dans une puce, il faut que le courant puisse être stoppé, arreté, d'où le sillicium.
On pourrait également voir apparaître une nouvelle génération de cartes mémoire avec des capacités frôlant plusieurs téraoctets...
L'industrialisation du Graphène
La découverte du graphène en 2004 n'a necessité qu'une mine de crayon et du papier adhesif. En 2010 le prix Nobel de physique à été remis à Konstantin Novoselov et Andre Geim pour leur travaux.En terme de recherche fondamentale, les Etats-Unis, l’Europe, la France sont en pointe. En terme de production industrielle, l'Europe se défend bien mais comme souvent. La chine et la Coree du Sud (Samsung) sont très en pointe dans la production de ce matériau. Qui coûte encore très cher...
Produire un gramme de graphène revenait encore il y'a peu de temps à 800 $ mais les coûts de production ont tendance à diminuer. Un industriel Chinois, promet dans les années qui viennent une production annuelle de 300 tonnes. Le coût de revient serait seulement de 500$ par kg....
Les grandes firmes sont aujourd’hui capables de tirer des feuilles de graphène de 1 à 2 m². Enjeux scientifiques et industriel majeur des prochaines décennies. Le graphène casse les codes de la recherche scientifique. Découvert en 2004; en 2013, la technologie des écrans souples et certaines autres applications sont déja matures.La recherche scientifique dans les matériaux est habituellement très longue, il faut 15, 20 ans...
Mais surtout, une question, quel continent, quel pays, accueillera la future "Graphène Valley..."?
Un détour par l'ONERA
Annick Loiseau fait partie des plus grandes spécialistes mondiale du graphène, elle est directrice de recherche au laboratoire d'étude des microstructures (unité mixte ONERA/CNRS). Les laboratoires de l'ONERA ont travailé -notament- sur la fusée Ariane ou l'Airbus A380. Un des temples de la recherche fondamentale et de l'excellence scientifique française...(© BFM BUSINESS)