Production à grande vitesse de rubans de nanotubes
Publié par Michel le 22/08/2005 à 00:00
Source: Nature
Illustrations: Science
De grandes feuilles transparentes de nanotubes de carbone vont désormais pouvoir être produites à la vitesse de l'éclair. La nouvelle technique devrait permettre aux nanotubes d'être utilisés dans des dispositifs commerciaux comme les systèmes de dégivrage des vitres de voiture ou des écrans flexibles de télévision (La télévision est la transmission, par câble ou par ondes radioélectriques, d'images ou de scènes animées et généralement sonorisées qui sont reproduites sur un poste récepteur appelé téléviseur (ou, par abus de...).

Les nanotubes sont des cylindres minuscules d'atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est généralement constitué...) de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) mesurant quelques milliardièmes de mètres de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le...). Ils sont légers, solides et conducteurs. Mais depuis des années leur potentiel éventuel est supérieur à leur utilisation réelle; les processus complexes nécessaires à la fabrication de dispositifs à partir des nanotubes étaient trop lents et chers pour une production à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et...).

Désormais, les nanotubes vont pouvoir être fabriqués en série. L'équipe de Ray Baughman, un chimiste (Un chimiste est un scientifique qui étudie la chimie, c'est-à-dire la science de la matière à l'échelle moléculaire ou atomique ("supra-atomique"). Le mot chimiste est dérivé d'alchimiste mais prend...) de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) du Texas à Dallas (Pour le feuilleton, voir Dallas (feuilleton télévisé).), peut produire jusqu'à dix mètres de "nano-ruban" chaque minute ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le terrain. ...), aussi facilement qu'en déroulant une bobine de papier (Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres cellulosiques végétales et animales. Il se présente sous forme de feuilles...) collant (voir la vidéo (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou non de son, sur un support adapté à...) impressionnante). Ce ruban peut atteindre jusqu'à cinq centimètres de large, et après un lavage simple à l'éthanol possède une épaisseur de 50 nanomètres, ce qui le rend 2.000 fois plus mince qu'une feuille (La feuille est l'organe spécialisé dans la photosynthèse chez les végétaux supérieurs. Elle est insérée sur les tiges des plantes au niveau des nœuds. À l'aisselle de la feuille se trouve...) de papier. Les rubans produits sont transparents, flexibles, et conducteurs d'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de la physique qui étudie...). A masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la...) égale, ils sont plus solides que des tôles d'acier (L’acier est un alliage métallique utilisé dans les domaines de la construction métallique (voir aussi l’article sur la théorie du soudage de l’acier)...). Un kilomètre carré (Un carré est un polygone régulier à quatre côtés. Cela signifie que ses quatre côtés ont la même longueur et ses quatre angles la même mesure. Un carré est à la fois un...) ne pèserait que 30 kilogrammes (Le kilogramme (symbole kg) est l’unité de masse du Système international d'unités (SI).) ! "C'est fondamentalement un nouveau matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de propriétés particulières...)", indique Baughman.

Une nano-forêt

Les scientifiques ont déjà tissé des nanotubes de carbone dans des fibres (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) et des feuilles depuis plusieurs années. Mais jusqu'ici, la façon la plus commune de fabriquer de grandes feuilles de nanotubes se fondait sur une technique nécessitant des travaux intensifs, plus ou moins identiques aux techniques utilisées par les Egyptiens pour fabriquer des papyrus. Des nanotubes en suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de particule. En géomorphologie, la suspension est un mode de transport des...) dans un solvant étaient lentement filtrés afin de créer une natte, qui était ensuite asséchée et littéralement épluchée du filtre (Un filtre est un système servant à séparer des éléments dans un flux.).

Au lieu de cela, l'équipe de Baughman commence ses manipulations par une "forêt (Une forêt ou un massif forestier est une étendue boisée, relativement dense, constituée d'un ou plusieurs peuplements d'arbres et d'espèces associées. Un boisement de faible étendue est...)" de nanotubes longs d'un demi-millimètre collés droits sur une plateforme à base de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie quotidienne, sous forme pure...). En tirant doucement à partir du bord de la forêt avec une bande adhésive (ou un Post'It !), une ligne contenant des millions de nanotubes se déracine. Au fur (Fur est une petite île danoise dans le Limfjord. Fur compte environ 900 hab. . L'île couvre une superficie de 22 km². Elle est située dans la...) et à mesure que ces nanotubes sont retirés, ils s'enchevêtrent avec la rangée suivante, et ainsi de suite.

Les nanotubes sont emmêlés juste ce qu'il faut pour que le ruban s'accroisse, sans former vers le haut une énorme boule informe. Une forêt d'un centimètre (Un centimètre (symbole cm) vaut 10-2 = 0,01 mètre.) de long de nanotubes peut ainsi produire trois mètres de nano-ruban."C'est absolument magique", s'est exclamé Ian Kinloch, un scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) de l'Université de Cambridge. "Un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de scientifiques vont maintenant essayer cela avec des Post'It dans leurs propres laboratoires".

Des applications immédiates

Les nanotubes remplacent déjà le graphite dans certains dispositifs commerciaux tels que des batteries. Mais cette technique pourrait désormais propulser beaucoup plus de produits à base de nanotubes sur le marché, selon Kinloch.

Plusieurs applications ont déjà été trouvées. Il est possible de placer un nano-ruban entre deux plaques de plexiglas, par exemple, et d'utiliser la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) d'un four (Un four est une enceinte maçonnée ou un appareil, muni d'un système de chauffage puissant, qui transforme, par la chaleur les produits et les objets. En cuisine, il...) à micro-ondes pour souder les couches. Ceci forme une feuille conductrice transparente idéale pour une vitre de voiture équipée d'un système de dégivrage. Ou, comme un cintrage ne changerait pas les propriétés électriques des nanotubes, ils pourraient également être employés pour fournir l'alimentation d'un écran (Un moniteur est un périphérique de sortie usuel d'un ordinateur. C'est l'écran où s'affichent les informations saisies ou demandées par l'utilisateur et...) TV enroulable, chose depuis longtemps promise par des nanotechnologistes.


Une haute tension chauffe la feuille de nanotubes
jusqu'à ce qu'elle brille comme le filament d'une ampoule

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