Synthétisé en 2004 par le physicien néerlandais Andre Geim, le graphène pourrait être à l’origine d’une véritable révolution dans différents domaines, dont l’électronique, l’aéronautique et l’énergie. Mais qu’Est-ce que le graphène exactement? Pourquoi ses propriétés sont-elles fascinantes ? Quels sont les enjeux pour le digital ? Nous répondons à toutes ces questions.

Qu’est-ce que le graphène ?

Le graphène est une forme allotropique cristalline du carbone. C’est-à-dire qu’il s’agit d’une feuille se composant d’une unique épaisseur d’atomes de carbone, lesquels sont agencés en forme hexagonale. On pourrait résumé en disant qu’il s’agit d’un matériau d’une épaisseur d’un seul atome ; le seul cristal à deux dimensions jamais obtenu. Sa production peut relever de différentes techniques, dont l’extraction mécanique du graphite, ou encore en chauffant un cristal de carbure de silicium.

Quand on numérise ce matériau à l’aide du numérique, alors on a l’impression d’observer les alvéoles d’une ruche tant sa structure est semblable. A noter que nos mines de crayons contiennent du graphène mais que l’on ignorait son existence jusqu’à ce que Andre Geim décide de peler un morceau de graphite. Une découverte qui pourrait entraîner de nombreuses révolutions puisqu’il semble que les applications de ce matériau soient multiples.

Pourquoi les propriétés du graphène fascinent-elles autant les chercheurs ?

Si de multiples compagnies de l’aéronautique, l’électronique ou encore l’énergie vouent une attention toute particulière au graphène, c’est parce que celui-ci se révèle un très bon conducteur. Cela signifie qu’il transporte très facilement le courant, mieux que ne le fait le cuivre. De plus, les chercheurs ont pu observer qu’il a la capacité d’évacuer les charges électriques, ainsi que la chaleur. Deux propriétés très intéressantes qui pourraient être utiles à divers domaines, dont l’ingénierie médicale et l’énergie. Notamment, sa capacité d’évacuation de la chaleur pourrait permettre une limitation de perte d’énergie des appareils en surchauffe. Quant au fait qu’il évacue les charges électriques, cela s’avèrerait très utile dans la fabrication des implants cardiaques. Ces appareils on en effet tendance à s’user plus vite au contact de charges électriques. Et ces deux exemples d’utilisations possibles ne sont qu’un petit pourcentage des applications auxquelles les chercheurs pensent.

Ajoutons à cela qu’il s’agit d’un matériau très flexible tout en étant hautement résistant. En effet, il résiste 200 fois plus à la cassure que l’acier. Enfin, le graphène dispose d’une propriété optique très intéressante puisqu’il forme une membrane ultra-transparente, laquelle absorbe très peu de photons.

A la fois conducteur, résistant, transparent et souple, le graphène est donc un matériau exceptionnel, du fait qu’il contient ces quatre propriétés. De nombreux objets du quotidien pourraient connaître de gros changements dans un avenir proche grâce à l’utilisation du graphène. L’un des domaines susceptible d’être révolutionné est le digital.

Zoom sur les enjeux du graphène pour le digital :

Les caractéristiques exceptionnelles du graphène ont fait naître de nombreuses idées dans le domaine de l’high-tech. En effet, du fait de sa haute flexibilité associée à une résistance à toute épreuve, le graphène est en passe d’être utilisé pour créer des écrans flexibles. Que ce soient nos téléphones ou nos tablettes, ces petits équipements dont on se sert tous au quotidien pourraient bien être dotés d’écrans souples à l’avenir. La technique est au point et des prototypes fonctionnels d’écrans flexibles ont déjà été réalisés. Une avancée considérée comme un grand pas vers la fabrication de dispositifs entièrement flexibles et portables. Le domaine high-tech va ainsi connaître une incroyable révolution avec l’apparition de Smartphones et tablettes pliables, voire enroulables. De là à imaginer que cette technologie pourrait être étendue à d’autres supports pliables, il n’y a qu’un pas. Certains fabricants parlent même des téléviseurs.

Samsung est l’un des géants de l’électronique à promettre la démocratisation des écrans flexibles et ses chercheurs travaillent dessus. Il semble que les prototypes créés à ce jour ne peuvent pour l’instant être produits en chaîne car le moyen d’intégrer la pile n’a pas encore été trouvé. Ce qui n’empêche pas l’entreprise d’étendre son champ d’applications du graphène, elle parle en effet d’un bracelet avec écran flexible.

Un autre enjeu du graphène lié au domaine high-tech se situe au niveau des batteries. Les batteries nouvelle génération seront des batteries dotées d’une autonomie bien plus importante. En effet, réalisée en graphène, la batterie sera désormais longue durée et n’aura plus besoin d’être rechargée aussi fréquemment. Cette nouvelle batterie devrait se recharger en quelques secondes seulement pour une autonomie de plusieurs semaines. Une vraie révolution !

Quelques exemples d’autres applications du graphène :

Les propriétés uniques du graphène entraînent une utilisation de ce matériau dans de nombreux autres domaines que celui de l’high-tech. Parmi ses autres applications, on peut citer l’énergie. En effet, l’énergie solaire et l’énergie électrique pourraient ainsi grandement profiter de ce matériau. L’idée étant que le graphène alimente des cellules solaires et remplace le platine, un élément très onéreux. Parce qu’il est conducteur et qu’il possède une activité catalytique, le graphène exploiterait et transformerait l’énergie solaire.

Enfin, le graphène est envisagé dans la création d’implants bioniques. Un chercheur de l’Université de Manchester a même déclaré que le graphène avait la capacité d’interagir avec le système biologique de l’être-humain. En somme, ce matériau pourrait communiquer avec nos cellules, ce qui ouvre la voie à de nombreuses ambitions.

Le graphène est donc une sorte de matériau miracle que le monde entier regarde et que les plus grosses industries utilisent pour révolutionner leurs produits et proposer de nouvelles innovations. La découverte de ce nouveau matériau a notamment donné naissance au Graphène Flagship, la plus grande initiative de recherche européenne mise en place par l’Union Européenne. Voilà qui témoigne des propriétés uniques du graphène.