Des scientifiques de l'Université de Manchester ont combiné du graphène avec la fibre naturelle de jute, pour créer une première mondiale pour les composites de fibres de jute naturelles renforcées au graphène.

Cette percée pourrait conduire à la fabrication de composites de fibres naturelles hautes performances et respectueux de l'environnement qui pourraient remplacer leurs homologues synthétiques dans les principaux domaines de fabrication, comme l'industrie automobile, construction navale, pales d'éoliennes durables et boîtiers à faible coût.

Cela pourrait également stimuler les économies agricoles de pays comme le Bangladesh, Inde, et la Chine – où le matériau de jute est principalement produit – affirment les chercheurs de l'Université de Manchester.

L'Université abrite l'Institut national du graphène et le Centre d'innovation en ingénierie du graphène, qui fournissent une masse critique inégalée d'expertise en graphène. Les deux installations démontrent la position de Manchester en tant que base de connaissances de premier plan dans le domaine de la recherche et de la commercialisation du graphène.

Le jute est extrait de l'écorce de la plante de jute blanc (Corchorus capsularis) et est 100 pour cent biodégradable, fibre naturelle recyclable et respectueuse de l'environnement. C'est également la deuxième fibre naturelle la plus produite au monde – après le coton – et elle est au moins 50 % moins chère que le lin et d'autres fibres naturelles similaires.

Cela le rend extrêmement attrayant pour différents secteurs industriels qui cherchent à créer un produit moins cher, alternative plus écologique aux composites synthétiques. C'est pourquoi les composites de fibres naturelles suscitent un intérêt considérable en raison du potentiel de réduction de l'empreinte carbone en remplaçant les matériaux synthétiques, comme la fibre de verre, qui coûte plus cher et peut être nocif pour la planète.

Forkan Sarker, un récipiendaire d'une bourse du Commonwealth pour le Bangladesh, a réalisé les expérimentations et l'analyse des données de cette étude, et la publication montrant que le graphène pourrait être critique est disponible en ligne.

Professeur Prasad Potluri, Directeur de recherche, North West Composites Center a déclaré :« Forkan Sarker, rejoint mon groupe en vue de travailler sur un problème de doctorat pertinent pour l'économie de son pays.

"C'est un exemple de combinaison judicieuse de faible valeur, fibres de base neutres en carbone avec une fraction volumique extrêmement faible de graphène de grande valeur afin de créer un système de matériaux qui pourrait remplacer les fibres de verre et de carbone énergivores dans un certain nombre d'applications structurelles légères. »

Malgré leurs qualités environnementales, Les composites en fibres naturelles souffrent de mauvaises propriétés mécaniques et interfaciales, ce qui signifie qu'ils ne sont pas assez résistants pour certaines applications industrielles. C'est pourquoi des chercheurs du National Graphene Institute (NGI) de l'Université de Manchester et du Robotics and Textile Composites Group ont travaillé sur un projet collaboratif et enduisent des fibres de jute avec de l'oxyde de graphène et des flocons de graphène pour améliorer sa résistance.

Les résultats ont été extrêmement positifs et montrent que les fibres de jute avec un revêtement de graphène ont amélioré la résistance au cisaillement interfacial d'environ 200 pour cent, avec une résistance à la flexion augmentant de près de 100 pour cent par rapport aux fibres non traitées.

Dr Nazmul Karim, Fellow de l'échange de connaissances (Graphene) au National Graphene Institute, a déclaré:"Nous travaillons sur le graphène et d'autres fibres naturelles à base de matériaux 2D depuis plusieurs années dans le groupe du professeur Novoselov. C'est formidable de traduire cette expérience en développement de composites de fibres naturelles de haute performance".

Docteur Karim, qui a également conçu l'idée et conçu les expériences d'incorporation de graphène sur du jute, a ajouté:"Jute, autrefois connue sous le nom de « fibres dorées du Bangladesh, ' a perdu son lustre dans les années 1980 après l'introduction de matériaux synthétiques comme le polyéthylène et les plastiques. Cependant, avec des préoccupations environnementales croissantes avec les plastiques, l'utilisation de fibres naturelles telles que le jute est à nouveau en hausse.

"De plus, l'utilisation du jute dans les intérieurs d'automobiles par les géants mondiaux de l'automobile a connu une croissance rapide avec une demande actuelle de 100, 000 tonnes par an. Je pense que nos fibres de jute à base de graphène pourraient jouer un rôle très important pour répondre à la demande croissante de produits plus respectueux de l'environnement pour diverses industries."