Le graphène, un matériau merveilleux, pourrait non seulement dominer le marché électronique dans un avenir proche, cela pourrait également conduire à une vaste gamme de nouveaux marchés et de nouvelles applications, selon un article historique de l'Université de Manchester.

Écrire dans La nature , Le professeur Kostya Novoselov, lauréat du prix Nobel, et une équipe internationale d'auteurs ont produit une « feuille de route du graphène » qui définit pour la première fois ce qui est le plus mince du monde, le matériau le plus solide et le plus conducteur peut vraiment atteindre.

L'article détaille comment le graphène, isolé pour la première fois à l'Université de Manchester par le professeur Novoselov et son collègue le professeur Andre Geim en 2004, a le potentiel de révolutionner diverses applications, des smartphones et du haut débit ultrarapide aux médicaments anticancéreux et aux puces informatiques.

Un domaine clé est celui des appareils à écran tactile, comme l'iPad d'Apple, qui utilisent de l'oxyde d'indium et d'étain. La flexibilité mécanique et la durabilité chimique exceptionnelles du graphène sont de loin supérieures. Les appareils à écran tactile en graphène s'avéreraient beaucoup plus durables et ouvriraient la voie aux appareils flexibles.

Les auteurs estiment que les premiers appareils à écran tactile au graphène pourraient être sur le marché d'ici trois à cinq ans, mais ne réalisera son plein potentiel que dans les applications électroniques flexibles.

Le papier électronique enroulable est une autre application qui devrait être disponible sous forme de prototype d'ici 2015 – la flexibilité du graphène s'avérant idéale pour les feuilles électroniques pliables qui pourraient révolutionner l'électronique.

Les délais d'application varient considérablement en fonction de la qualité du graphène requis, le rapport prétend. Par exemple, les chercheurs estiment des dispositifs comprenant des photo-détecteurs, les communications sans fil à haut débit et les générateurs THz (à utiliser dans les appareils d'imagerie médicale et de sécurité) ne seraient pas disponibles avant au moins 2020, tandis que les médicaments anticancéreux et le graphène en remplacement du silicium ne deviendront probablement pas une réalité avant 2030 environ.

L'article détaille également les différentes manières de produire du graphène - des processus qui ont énormément évolué à partir de la méthode du ruban adhésif mise au point par les lauréats du prix Nobel.

L'article affirme qu'il existe trois méthodes principales pour fabriquer du graphène :

• Exfoliation en phase liquide et thermique - exposition du graphite à un solvant qui le divise en flocons individuels de graphène. Cette méthode est idéale pour les applications énergétiques (batteries et supercondensateurs) ainsi que les peintures et encres au graphène pour des produits tels que l'électronique imprimée, fenêtres intelligentes et blindage électromagnétique. Ajout de fonctionnalités supplémentaires aux matériaux composites (résistance supplémentaire, conductivité, barrière contre l'humidité) est un autre domaine dans lequel le graphène peut être appliqué.
• Dépôt chimique en phase vapeur - croissance de films de graphène sur des feuilles de cuivre, pour une utilisation dans des applications électroniques et photoniques flexibles et transparentes, entre autres.
• Synthèse sur carbure de silicium - croissance du graphène sur les faces en silicium ou en carbone de ce matériau couramment utilisé pour l'électronique haute puissance. Cela peut donner un graphène de très haute qualité avec des cristaux parfaitement formés, parfait pour les transistors haute fréquence.

Le professeur Novoselov a déclaré :« Le graphène a le potentiel de révolutionner simultanément de nombreux aspects de notre vie. Certaines applications peuvent apparaître dans quelques années déjà et certaines nécessitent encore des années de travail acharné.

« Différentes applications nécessitent différents grades de graphène et celles qui utilisent le grade le plus bas seront les premières à apparaître, probablement dès que dans quelques années. Ceux qui exigent la plus haute qualité peuvent prendre des décennies.

« Parce que les développements de ces dernières années ont été vraiment explosifs, les perspectives du graphène continuent de s'améliorer rapidement.

"Le graphène est un cristal unique dans le sens où il a à lui seul usurpé un certain nombre de propriétés supérieures :de la mécanique à l'électronique. Cela suggère que sa pleine puissance ne sera réalisée que dans de nouvelles applications, qui sont conçus spécifiquement avec ce matériau à l'esprit, plutôt que lorsqu'il est appelé à substituer d'autres matériaux dans des applications existantes.

« Une chose est sûre, les scientifiques et les ingénieurs continueront d'étudier les perspectives offertes par le graphène et, le long du chemin, beaucoup plus d'idées pour de nouvelles applications sont susceptibles d'émerger."

Son co-auteur, le professeur Volodia Falko, de l'Université de Lancaster, dit :« Par notre papier, nous visons à sensibiliser les ingénieurs, innovateurs, et les entrepreneurs à l'énorme potentiel du graphène pour améliorer les technologies existantes et générer de nouveaux produits.

"À mentionner, Dans certains pays, dont la Corée, Les agences nationales de financement de la Pologne et du Royaume-Uni gèrent déjà des programmes de recherche de plusieurs millions de dollars dirigés par l'ingénierie visant à commercialiser le graphène à grande échelle. »