Des chercheurs de l'Université Curtin ont découvert de manière inattendue une nouvelle façon de fabriquer du graphite cristallin, un matériau essentiel utilisé dans la fabrication des batteries lithium-ion.

Décrit dans un document de recherche publié aujourd'hui dans Supports de communication , la nouvelle technique ne nécessite pas les catalyseurs métalliques typiques ou les matières premières spéciales pour transformer le carbone en graphite cristallin. Fait intéressant, il a plutôt été découvert par un étudiant chercheur dans un laboratoire, à l'aide d'un spectromètre d'absorption atomique (AAS) - une pièce d'équipement, inventé en Australie dans les années 1950 et développé pour analyser la composition des liquides.

L'étudiant de niveau Master à l'origine de la découverte, M. Jason Fogg, a déclaré que même si la science exacte derrière les raisons pour lesquelles cette nouvelle technique fonctionne reste à confirmer, il pense que cela est lié à la manière spécifique dont l'AAS chauffe les échantillons par de courtes impulsions rapides.

"Nous avons utilisé un four spécial qui peut chauffer l'échantillon à 3000 degrés Celsius en quelques secondes, quelque chose que la plupart des fours ne peuvent pas réaliser, " a déclaré M. Fogg.

"Pour relativiser la température, 3000 degrés Celsius équivaut à environ la moitié de la température de surface du soleil."

Dr Irène Suarez-Martinez, de l'École de génie électrique de Curtin, Informatique et Mathématiques, dit que si le graphite est la forme de carbone la plus stable, la plupart des matériaux carbonés refusent obstinément de se transformer en graphite, c'est pourquoi elle a été absolument choquée d'apprendre les résultats de M. Fogg.

« Quand il m'a dit qu'il avait créé un graphite cristallin parfait à partir d'un matériau carboné connu non graphitant, Je ne pouvais pas y croire, J'ai été absolument étonné des résultats. Ce n'est que lorsque nous avons répété les résultats trois fois que j'ai été convaincu, " a déclaré le Dr Suarez-Martinez.

Le résultat le plus étonnant concernait le polymère chlorure de polyvinylidène (PVDC), que le Dr Suarez-Martinez a décrit comme un « exemple de manuel » d'un matériau très têtu.

Alors que la demande mondiale de batteries lithium-ion augmente, les scientifiques s'attendent à ce que la demande commerciale de graphite cristallin augmente également, et cette équipe de recherche est maintenant déterminée à déterminer les détails précis des raisons pour lesquelles cette méthode spéciale de chauffage par impulsions était si efficace.

"Notre hypothèse est que l'oxygène atmosphérique pénètre dans la structure entre les impulsions, et le chauffage rapide sur les impulsions suivantes brûle les structures qui empêcheraient généralement la formation de graphite, " a déclaré le Dr Suarez-Martinez.

"Nous sommes également intéressés de voir si d'autres carbones complexes se transformeront également. Cette méthode pourrait-elle être capable de convertir le carbone organique, comme le gaspillage alimentaire, en graphite cristallin ? À l'heure actuelle, nous ne pouvons créer que de très petites quantités de graphite cristallin, nous sommes donc loin de pouvoir reproduire ce procédé à un niveau commercial. Mais nous prévoyons d'explorer plus avant notre méthode et nos hypothèses."

Le travail a été réalisé en collaboration avec les scientifiques, le professeur Peter Harris de l'Université de Reading au Royaume-Uni et le professeur Mauricio Terrones de la Pennsylvania State University aux États-Unis, tous deux aidant l'équipe de recherche de l'Université Curtin à confirmer leurs résultats.