Graphène : des propriétés mécaniques reconnues

Graphène : des propriétés mécaniques reconnues Le graphène 8 février 2022

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Outre ses propriétés anticorrosion et sa conductivité thermique, le graphène présente une grande résistance à la rupture. Partant de ce postulat, Carbon Waters développe actuellement un additif à base de graphène liquide, pour renforcer les propriétés mécaniques de certains matériaux et composites. Un atout majeur pour les industries de pointe comme l’aéronautique et le spatial.

200 fois plus résistant que l’acier, un million de fois plus fin qu’un cheveu, plus dur que le diamant, plus conducteur que le cuivre… Le graphène ne cesse de nous étonner par ses incroyables propriétés. Composé d’une seule épaisseur d’atomes de carbone, ce super-nanomatériau affiche d’incroyables qualités anticorrosion ainsi qu’une grande résistance mécanique. Pourquoi ? Tout simplement parce qu’au sein de ce feuillet de carbone, les atomes sont séparés par d’infimes liaisons, de l’ordre de 0,335 nm. Résultat : cette caractéristique lui confère une remarquable résistance mécanique : 1 mm2 de graphène peut supporter une pression pouvant atteindre les 2 tonnes. De quoi séduire les industriels en quête de matériaux toujours plus performants et robustes.

Augmenter la résistance mécanique des composites

« Soumis à une forte pression ou à des contraintes physiques intenses, les polymères, même hautement performants, ont la fâcheuse tendance à se tordre, se déformer voire à se rompre. Ils ont ainsi une durée de vie limitée, » explique Alban Chesneau, CEO de Carbon Waters. La startup s’est donc penchée sur le sujet pour augmenter la résistance mécanique des matériaux, grâce à un additif à base de graphène. « Actuellement, nous sommes les seuls à produire du graphène prédispersé, prêt à l’emploi en tant qu’additif de performance. Aujourd’hui, nous avons mis en évidence que même à très faible concentration (0,02%)  la résistance mécanique de polymère augmentait de plusieurs dizaines de %. » Les composites utilisés dans le sport, l’éolien, le spatial, l’aéronautique ou les futurs systèmes de stockage de l’hydrogène pourraient bientôt gagner en robustesse, s’ils étaient « dopés » au graphène.

« L’un des champs d’application sur lequel nous travaillons activement concerne l’aéronautique, reprend Alban Chesneau. Notre additif en graphène pourrait renforcer certaines pièces composites et ainsi alléger la structure de l’avion. » A la clé, des économies substantielles de carburant et des perspectives majeures pour les futurs avions électriques.

Thermoplastiques biosourcés

Pour l’heure, le projet est lancé, les prototypes en cours de validation, et Carbon Waters a déjà réalisé un premier Masterbatch et fabriqué quelques pièces en « graphène + polymère » pour des mises en œuvre dans les composites. « Notre première gamme sera pleinement validée d’ici un an, conclut Alban Chesneau. Dans un souci de développement durable et de préservation des ressources, nous allons aussi travailler activement sur le renforcement mécanique des matériaux biosourcés, tels que des thermoplastiques mais aussi la cellulose et la lignine. L’enjeu est ici, à plus long terme, d’accélérer le recours à ces matières qui ont rarement les performances de leurs équivalents pétrosourcés »

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