Le graphène, un mince film de carbone cristallin d’une épaisseur d’environ un seul atome, est considéré comme le nouveau matériau merveilleux et très prometteur pour son application dans une gamme de technologies diverses, notamment le stockage d’énergie, les systèmes de purification de l’eau, les détecteurs ultrasensibles et les dispositifs médicaux. Mais il a toujours eu une contrepartie: Il est coûteux à produire. Les chercheurs de l’Organisation de recherche scientifique et industrielle du Commonwealth (CSIRO) en Australie ont développé une méthode pour produire du graphène rapidement et à moindre coût à partir de l’humble graine de soja et sans la nécessité de gaz exotiques ou de techniques de production complexes.
Grâce à leur technologie «GraphAir» qui supprime le besoin de gaz comprimés potentiellement explosifs comme le méthane et l’hydrogène, les chercheurs du CSIRO ont développé un film de graphène à l’aide d’un précurseur naturel (l’huile de soja) qui ne nécessite pas de traitement sous vide ou de nombreuses heures dans un four à haute température, qui sont tous deux requis dans les techniques classiques de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) actuellement utilisées pour créer du graphène.
«Ce processus d’air ambiant pour la fabrication du graphène est rapide, simple, sûr, potentiellement évolutif et facile à intégrer», a déclaré Zhao Jun Han, scientifique du CSIRO. « Notre technologie unique devrait réduire le coût de la production du graphène et améliorer l’adoption de nouvelles applications. »
Pour faire pousser du graphène, GraphAir utilise un catalyseur à base de feuilles de nickel polycristallin relativement bon marché
Pour faire pousser leur graphène, GraphAIR du CSIRO utilise un catalyseur de feuilles de nickel (Ni) polycristallin relativement peu coûteuses. La production de graphène prend place dans un tube de quartz scellé, où le chauffage de l’huile de soja à environ 800°C pendant environ 26 minutes se décompose en divers éléments de carbone qui sont essentiels pour la synthèse du graphène. La température est ensuite maintenue pendant encore trois minutes pour assurer une bonne dissolution des atomes de carbone à travers le substrat de Ni.
En limitant l’écoulement d’air dans le tube de quartz, le carbone produit ne se transforme pas davantage en dioxyde de carbone ou autres gaz et, en maintenant strictement la température appliquée et la vitesse de refroidissement, le procédé produit du film de graphène de bonne qualité.
« Notre technologie GraphAir donne de bonnes et transformables propriétés au graphène, comparable au graphène fabriqué par des méthodes conventionnelles », a déclaré le Dr Dong Han Seo, scientifique du CSIRO.
Alors que d’autres méthodes de production du graphène visaient à réduire les coûts, comme le procédé de l’Université de Glasgow utilisant des feuilles de cuivre minces, la plupart semblent toujours être centrée autour de méthodes de dépôt CVD et de précurseurs chimiques standards. La nouvelle méthode de CSIRO, cependant, peut employer presque n’importe quel autre type d’huile organique, même l’huile usée de la friture ou de barbecue, et la transforme en film de graphène.
« Nous pouvons maintenant recycler les huiles usagées qui auraient autrement été jetées et les transformer en quelque chose d’utile », a déclaré le Dr Seo.
Avant que le nouveau processus ne soit prêt à être commercialisé, le CSIRO est à l’affût de partenaires de l’industrie pour trouver des moyens uniques d’utiliser leur graphène.
http://www.csiro.au/en/News/News-releases/2017/CSIRO-makes-high-quality-graphene-with-soybeans
http://www.nature.com/articles/ncomms14217
