Depuis son isolement en 2004 par Geim et Novoselov de l'Université de Manchester (prix Nobel de physique en 2010), le graphène a été qualifié de « matériau merveilleux » en raison de ses propriétés exceptionnelles, qui ont déjà été exploitées dans de nombreuses applications et produits. Cependant, l'utilisation du graphène sous forme de minuscules paillettes dans les composites polymères limite la pleine exploitation de ses excellentes propriétés, nécessitant des charges de charge élevées pour obtenir des propriétés électriques et mécaniques satisfaisantes.

Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Costas Galiotis a eu l'idée innovante d'utiliser des feuilles de graphène de la taille d'un centimètre comme renfort dans des composites polymères à architecture nanolaminée. Cela s'est avéré être une stratégie intelligente pour surmonter les inconvénients typiques des charges de nanoparticules, grâce à la grande taille latérale, qui assure un transfert efficace des contraintes et une dispersion uniforme et contrôlable grâce à l'alternance des couches de polymère et de graphène. Le graphène monocouche de grande taille a été produit par la technique du dépôt chimique en phase vapeur (CVD) :il produit une épaisseur monoatomique et, contrairement aux petits flocons, il n'y a pas de limitations de taille dans les autres dimensions (longueur et largeur).

Les nanostratifiés de graphène/polymère CVD à l'échelle centimétrique ont ensuite été produits avec un processus semi-automatique qui permet la manipulation de films ultra-minces, et se sont avérés plus performants, pour la même teneur en graphène, composites polymères de graphène à base de paillettes à la pointe de la technologie en termes de renforcement mécanique et de propriétés électriques. Plus important encore, ces matériaux stratifiés minces présentent une efficacité de blindage très élevée contre les interférences électromagnétiques (EMI) dans la gamme Terahertz, atteignant 60 dB pour une faible épaisseur de 33 µm, et une efficacité de blindage EMI absolue par unité de poids et d'épaisseur qui est parmi les valeurs les plus élevées pour le synthétique, matériaux non métalliques produits à ce jour.

Le professeur Galiotis dit que « dans cet article, nous avons essayé d'exploiter les excellentes propriétés mécaniques et électriques du graphène monocouche lorsqu'il est utilisé comme renfort de polymères techniques. Jusque là, par l'utilisation de courts flocons de graphène, ce n'était pas possible, en raison de la petite taille des inclusions. Les développements récents dans la production de membranes monocouches continues de graphène (de grande taille) nous ont permis de fabriquer des nanolaminés qui incorporaient des dizaines, voire des centaines de couches de graphène intégrées dans des polymères commerciaux. Cela a conduit à des nanostratifiés de graphène avec des rigidités approchant celles du graphène parfait par fraction de volume et des performances de blindage EMI efficaces. Ces travaux ouvrent la voie au développement de nanolaminés aux propriétés exceptionnelles pour l'aéronautique, automobile mais aussi un certain nombre d'applications électroniques."

Les travaux de recherche ont été publiés dans Communication Nature .