Matériaux du futur

Qu'il soit intégré, en couches ou pulvérisé, le graphène introduit de nouvelles propriétés aux produits existants ou permet le développement de nouveaux. Cela réduit également la quantité de matériau nécessaire pour atteindre les mêmes performances ou pour augmenter les performances à des niveaux auparavant inaccessibles.

Graphène et métaux – Faire face aux futures pénuries de cuivre

À mesure que la planète s’électrifie, la demande de métaux, en particulier de cuivre, va croître d’un ordre de grandeur au cours des prochaines décennies. D’un autre côté, une pénurie de 10 millions de tonnes de cuivre est prévue d’ici 2030.

Graphene Flagship Associated Member, GraphMaTech, Suède, vise à réduire les besoins en cuivre, en en remplaçant une partie par du graphène. Comparés au cuivre seul, les composites cuivre-graphène fonctionnent mieux sur plusieurs paramètres, notamment la dureté, le module d'Young et la résistance à la traction à température ambiante. De plus, les charges de graphène maintiennent les propriétés mécaniques du cuivre et réduisent les effets d'électromigration, qui peuvent entraîner une défaillance des circuits ou une perte de connexion.

« Nous avons développé des technologies pour intégrer le graphène dans les métaux, avec l'ambition d'améliorer les composites métal-graphène. Nous pouvons améliorer les propriétés des matériaux métalliques, ce qui signifie que certaines applications nécessitent moins de métal. Nous nous concentrons sur les applications d'électrification et envisageons d'utiliser des métaux graphène compatibles avec l'hydrogène pour l'économie de l'hydrogène du futur », a déclaré Mamoun Taher, PDG de GraphMaTech AB lors du webinaire « Permettre la transition verte avec la technologie du graphène » organisé par Graphene Flagship. Work Package Innovation le 27 octobre 2022.

Fibre de verre recouverte de graphène vs fibre de verre nue. Crédit : Grafren AB

Graphène et fibres de verre – Ajout de nouvelles fonctionnalités

Grafren AB, membre associé phare du graphène, en Suède, enrobe directement les fibres de verre avec des flocons de graphène pour améliorer leurs propriétés. Les approches conventionnelles de revêtement à base de peinture ou de liant au graphène ne sont pas applicables aux fibres de verre. Le graphène et les fibres de verre doivent être intégrés à l'échelle nanométrique, en assemblant et en disposant des flocons de graphène à la surface des fibres. « Nous enduisons les fibres de verre d’une manière unique à l’aide de flocons de graphène. Le revêtement obtenu ressemble à une peau de serpent, avec de nombreux flocons disposés à la surface des fibres et se chevauchant les uns les autres », explique Erik Khranovskyy, PDG de Grafren. L’équipe a démontré avec succès la fabrication de textiles électroniques légers et doux – des tissus électriquement conducteurs – en utilisant la même approche.

Graphène et caoutchouc – Gagner la médaille d’or au Tour de France 2022

Le caoutchouc conventionnel, qu'il soit naturel ou synthétique, doit subir une réaction chimique de réticulation pour durcir. Ces propriétés peuvent être encore améliorées pendant la fabrication en ajoutant des ingrédients de composition. L’oxyde de graphène en fait partie : il peut à la fois réticuler et renforcer le caoutchouc. Il peut augmenter la capacité du caoutchouc à résister à une abrasion prolongée et améliorer sa résistance à la traction et à la déchirure, son caractère ignifuge et sa résistance thermique.

Vittoria Spa, membre associé phare du graphène, en Italie, a appliqué du graphène à ses pneus de course, obtenant ainsi des résultats améliorés en termes de vitesse et de performances de roulement (+5 %), d'adhérence (+8 %), de résistance à la crevaison (+19 %) et de durabilité. Le composé de graphène de deuxième génération de Vittoria (Graphène 2.0) a remporté de nombreuses courses du Grand Tour, ainsi que des championnats européens, français, allemands, autrichiens, russes, brésiliens et panaméricains de VTT de cross-country. Rien qu'en 2022, les pneus de course améliorés en graphène de Vittoria ont été les plus rapides pour les vélos de tous types, remportant des courses telles que le Tour de France (route), les Championnats du monde Gravel UCI, ainsi que les Championnats du monde de vélo de montagne UCI en cross-country et le Championnat du monde UCI. Championnats sur piste, montrant des performances de premier ordre dans diverses disciplines ainsi que sur différents terrains.

Jonas Vingegaard remporte le Tour de France 2022 avec les pneus de course au graphène de Vittoria spa. Crédit : Vittoria Spa