Voir grand. Malgré son sujet de recherche, telle pourrait bien être la devise du Graphene Flagship, lancé en 2013 :avec un budget global d'un milliard d'euros, il s'agissait à ce jour de la plus grande initiative de recherche européenne, aux côtés du Human Brain Flagship, lancé à en même temps.
Il en va de même pour l'article de synthèse sur les effets du graphène et des matériaux associés sur la santé et l'environnement, que les chercheurs de l'Empa Peter Wick et Tina Bürki viennent de publier avec 30 collègues internationaux dans la revue ACS Nano.; ils résument les résultats sur les risques sanitaires et écologiques des matériaux en graphène, la liste de référence comprend près de 500 publications originales.
Une richesse de connaissances, qui donne également le feu vert. "Nous avons étudié les effets aigus potentiels de divers matériaux de type graphène et de graphène sur les poumons, dans le tractus gastro-intestinal et dans le placenta, et aucun effet aigu grave endommageant les cellules n'a été observé dans aucune des études", explique Wick, résumant les résultats.
Bien que des réactions de stress puissent certainement se produire dans les cellules pulmonaires, les tissus se rétablissent assez rapidement. Cependant, certains des matériaux 2D les plus récents, tels que les nitrures de bore, les dichalcogénures de métaux de transition, les phosphènes et les MXènes, n'ont pas encore été beaucoup étudiés, souligne Wick ; des investigations plus approfondies étaient nécessaires ici.
Dans leurs analyses, Wick and Co. ne se sont pas limités aux matériaux de type graphène nouvellement produits, mais ont également examiné l'ensemble du cycle de vie de diverses applications de matériaux contenant du graphène. En d’autres termes, ils ont étudié des questions telles que :Que se passe-t-il lorsque ces matériaux sont abrasés ou brûlés ? Des particules de graphène sont-elles libérées et cette fine poussière peut-elle nuire aux cellules, aux tissus ou à l'environnement ?
Un exemple :l'ajout de quelques pour cent de graphène à des polymères, tels que des résines époxy ou des polyamides, améliore considérablement les propriétés des matériaux telles que la stabilité mécanique ou la conductivité, mais les particules d'abrasion ne provoquent aucun effet nanotoxique spécifique au graphène sur les cellules et tissus testés. . L'équipe de Wick pourra poursuivre ces recherches même après la fin du projet phare.
En plus de l'équipe de Wick, des chercheurs de l'Empa dirigés par Bernd Nowack ont utilisé des analyses de flux de matériaux dans le cadre du Graphene Flagship pour calculer l'impact environnemental futur potentiel des matériaux contenant du graphène et ont modélisé quels écosystèmes sont susceptibles d'être touchés et dans quelle mesure. /P>
L'équipe de Roland Hischier, comme celle de Nowack au laboratoire Technologie et société de l'Empa, a utilisé des analyses de cycle de vie pour étudier la durabilité environnementale de différentes méthodes de production et des exemples d'application pour divers matériaux contenant du graphène.
Le graphène est un matériau extrêmement prometteur. Il est constitué d’une seule couche d’atomes de carbone disposés en nid d’abeille et possède des propriétés extraordinaires :résistance mécanique, flexibilité, transparence et conductivité thermique et électrique exceptionnelles. Si le matériau déjà bidimensionnel est encore plus restreint spatialement, par exemple dans un ruban étroit, des effets quantiques contrôlables peuvent être créés. Cela pourrait permettre un large éventail d'applications, de la construction de véhicules et du stockage d'énergie à l'informatique quantique.
Pendant longtemps, ce « matériau miracle » n’a existé qu’en théorie. Ce n’est qu’en 2004 que les physiciens Konstantin Novoselov et Andre Geim de l’Université de Manchester ont pu produire et caractériser spécifiquement le graphène. Pour ce faire, les chercheurs ont retiré des couches de graphite avec un morceau de ruban adhésif jusqu'à obtenir des flocons d'une épaisseur d'un atome seulement. Ils ont reçu le prix Nobel de physique pour ces travaux en 2010.
Depuis, le graphène fait l’objet de recherches intensives. Entre-temps, les chercheurs ont découvert davantage de matériaux 2D, tels que l'acide graphène dérivé du graphène, l'oxyde de graphène et les cyanographes, qui pourraient avoir des applications en médecine. Les chercheurs souhaitent utiliser des matériaux inorganiques 2D tels que le nitrure de bore ou les MXènes pour construire des batteries plus puissantes, développer des composants électroniques ou améliorer d'autres matériaux.
Plus d'informations : Hazel Lin et al, Impacts environnementaux et sanitaires du graphène et d'autres matériaux bidimensionnels :une perspective phare du graphène, ACS Nano (2024). DOI :10.1021/acsnano.3c09699
Fourni par les Laboratoires fédéraux suisses pour la science et la technologie des matériaux
