Les chercheurs ont trouvé un moyen simple de disperser le graphène dans l’eau, ouvrant ainsi la voie aux encres ou peintures à base de graphène
Le graphène est peut-être polyvalent, mais il y a une chose pour laquelle il n’est pas si bon que ça : la dispersion dans l’eau. Les chercheurs de l’université d’Umeå en Suède ont trouvé un moyen relativement simple de le faire. L’oxyde de graphène est une forme différente du matériau qui peut assurer une dispersion stable dans l’eau, qui peut ensuite être utilisée comme une sorte de peinture au graphène.
Le graphène est essentiellement une feuille bidimensionnelle d’atomes de carbone, disposés selon un motif hexagonal. Ce matériau d’une simplicité trompeuse possède toute une série de propriétés utiles : il est incroyablement léger, mince et flexible, tout en étant résistant. C’est aussi un excellent conducteur d’électricité et de chaleur, c’est pourquoi on le trouve dans tous les domaines, de l’électronique aux filtres à eau en passant par les vêtements.
Idéalement, une façon utile de mettre le graphène dans les bonnes configurations pourrait consister à le disperser dans l’eau. Cette solution pourrait ensuite être peinte ou pulvérisée sur une surface pour fabriquer, par exemple, des électrodes de supercondensateurs ou des revêtements conducteurs.
Le problème est que le graphène et les formes similaires de carbone, comme le graphite et les nanotubes de carbone, sont hydrophobes, c’est-à-dire qu’ils repoussent l’eau. Ils peuvent être dispersés à l’aide de solvants organiques agressifs ou de traitements mécaniques, mais le premier est toxique et le second peut introduire des défauts.
Les dispersions de graphène de l’équipe, en stockage (rangée du bas) et après avoir été peintes sur une feuille métallique
L’équipe d’Umeå a maintenant trouvé un moyen étonnamment simple de réaliser des dispersions de graphène. Le secret consiste à utiliser du graphène oxydé à la place, qui est hydrophile. En combinant l’oxyde de graphène avec des particules d’autres charbons hydrophobes, comme le graphène, le graphène activé, les charbons poreux et activés, ils ont réussi à faire des dispersions de graphène stables. Après quelques jours, aucune matière ne s’était déposée au fond.
Lors d’un test, l’équipe a ajouté des nanotubes de carbone et a essayé de fabriquer des électrodes de supercondensateurs à partir du mélange. Ils ont appliqué la dispersion sur une feuille métallique, puis l’ont séchée et chauffée à 200 °C.
« Ce que nous obtenons au final est une fine couche de matériau d’électrode conducteur avec une surface assez importante, une bonne conductivité et une excellente performance dans le stockage de l’électricité dans les supercondensateurs », explique Alexandr Talyzin, auteur correspondant de l’étude. « La surface élevée est fournie par les particules de taille micrométrique de graphène (par exemple) activé, tandis que les nanotubes et l’oxyde de graphène réduit thermiquement assurent un bon contact électrique entre les particules ».
Les chercheurs affirment que cette nouvelle méthode pourrait facilement être étendue à la production industrielle. Ils ont déposé une demande de brevet pour cette technique.
https://www.umu.se/en/news/physicists-produce-stable-water-based-graphene-dispersions_9066278/
