Malgré sa finesse, le graphène est incroyablement résistant, léger, flexible et transparent. Il présente également une conductivité électrique et thermique extraordinaire, une surface spécifique élevée et une imperméabilité aux gaz. Des transistors à grande vitesse aux biocapteurs, il offre une polyvalence d'application inégalée.

Le graphène nanocellulaire (NCG) est une forme spécialisée de graphène qui atteint une grande surface spécifique en empilant plusieurs couches de graphène et en contrôlant sa structure interne avec une morphologie cellulaire à l'échelle nanométrique.

NCG est convoité pour son potentiel à améliorer les performances des appareils électroniques, des appareils énergétiques et des capteurs. Mais son développement a été entravé par des défauts survenant lors du processus de fabrication. Des fissures apparaissent souvent lors de la formation de NCG, et les scientifiques recherchent de nouvelles technologies de traitement capables de fabriquer des NCG homogènes, sans fissures et sans soudure à des échelles appropriées.

"Nous avons découvert que les atomes de carbone s'auto-assemblent rapidement en NCG sans fissures lors du désalliage de métal liquide d'un précurseur amorphe de Mn-C dans un bismuth fondu", explique Won-Young Park, étudiant diplômé à l'Université de Tohoku.

Les résultats sont publiés dans la revue Advanced Materials .

Le désalliage est une technique de traitement qui exploite la miscibilité variable des composants d'alliage dans un bain de métal en fusion. Ce processus corrode sélectivement certains composants de l'alliage tout en en préservant d'autres.

Park et ses collègues ont démontré que les NCG développés par cette méthode présentaient une résistance à la traction élevée et une conductivité élevée après graphitisation. De plus, ils ont testé le matériau dans une batterie sodium-ion (SIB).

"Nous avons utilisé le NCG développé comme matériau actif et collecteur de courant dans un SIB, où il a démontré un taux élevé, une longue durée de vie et une excellente résistance à la déformation. En fin de compte, notre méthode de fabrication du NCG sans fissures permettra d'augmenter les performances et flexibilité des SIB :une technologie alternative aux batteries lithium-ion pour certaines applications, en particulier dans le stockage d'énergie à grande échelle et les systèmes d'alimentation stationnaires où les considérations de coût, de sécurité et de durabilité sont primordiales. »