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Les fibres solides et extensibles en oxyde de graphène peuvent être nouées comme du fil. Crédit : Groupe Terrones/Penn State. Tous droits réservés.

20 juin 2014

Par Par Walt Mills

UNIVERSITY PARK, Pennsylvanie - Une méthode simple et évolutive permettant de fabriquer des fibres d'oxyde de graphène solides et extensibles qui défilent facilement en fils et ont des résistances proches de celles du Kevlar est possible, selon les chercheurs de Penn State et de l'Université Shinshu, au Japon.

"Nous avons découvert que cette fibre d'oxyde de graphène était très résistante, bien meilleure que les autres fibres de carbone", a déclaré Mauricio Terrones, professeur de physique, de chimie et de science et ingénierie des matériaux à Penn State. "Nous pensons que les poches d'air à l'intérieur de la fibre l'empêchent d'être fragile."

Cette méthode ouvre de multiples possibilités de produits utiles, selon Terrones et ses collègues. Par exemple, l’élimination de l’oxygène de la fibre d’oxyde de graphène donne une fibre à haute conductivité électrique. L’ajout de nanotiges d’argent au film de graphène augmenterait la conductivité au même niveau que celle du cuivre, ce qui pourrait en faire un remplacement beaucoup plus léger des lignes de transmission en cuivre. Les chercheurs pensent que le matériau se prête à de nombreux types de capteurs très sensibles.

Les chercheurs ont fabriqué un mince film d’oxyde de graphène en exfoliant chimiquement le graphite en flocons de graphène, qui ont ensuite été mélangés à de l’eau et concentrés par centrifugation en une bouillie épaisse. La boue était ensuite étalée à l'aide d'une barre - un peu comme une raclette - sur une grande plaque. Lorsque la pâte sèche, elle devient un film transparent de grande surface qui peut être soigneusement retiré sans se déchirer. Le film est ensuite découpé en bandes étroites et enroulé sur lui-même à l'aide d'un dérouleur de fibre automatique, ce qui donne une fibre qui peut être nouée et étirée sans se fracturer. Les chercheurs ont rapporté leurs résultats dans un numéro récent d'ACSNano.

"L'important est que nous pouvons fabriquer presque n'importe quel matériau, et cela pourrait ouvrir de nombreuses voies : c'est un matériau léger avec des propriétés multifonctionnelles", a déclaré Terrones. Et l’ingrédient principal, le graphite, est extrait et vendu à la tonne. »

Penn State et l'Université Shinshu ont déposé une demande de brevet commun sur le procédé.

Les chercheurs ont reçu le soutien du Centre de recherche sur les nanocarbones exotiques du Japon et du Centre pour la science à l'échelle nanométrique de Penn State.

Walt Moulins

Andrea Elyse Messer

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