Souple comme une feuille de papier, dur comme le diamant...

Des chercheurs de la Northwestern University ont élaboré un nouveau matériau, l'oxyde de graphène, qui peut être plié, froissé et, dans une certaine mesure, étiré. Mais, bien qu'aussi fin qu'une feuille de papier courante, ce nouveau matériau est extrêmement solide.


Isolé en 2004, le graphène est constitué d'une feuille de graphite épaisse d'un atome seulement qui, non seulement possède des propriétés électroniques uniques, mais est également très solide. Il n'existe toutefois aucune façon connue de le produire en grande quantité, ce qui a, depuis, limité son développement potentiel.

Un groupe de scientifiques conduits par Rodney Ruoff vient de découvrir que de grandes quantités de graphène oxydé peuvent cependant être tressées de sorte à produire une nouvelle sorte de "feuille de papier", plus rigide et plus solide que tout autre matériau de la même épaisseur.

"Je voulais désassembler le graphite en feuilles individuelles, puis réassembler celles-ci de façon particulière," indique Ruoff. Par oxydation de graphite, les chercheurs ont produit de l'oxyde de graphite, qui grossièrement est constitué de la moitié des atomes de carbone reliés à un atome d'oxygène. Lorsque l'oxyde de graphite est mélangé avec de l'eau, ces atomes d'oxygène repoussent des molécules d'eau, forçant les différentes couches (d'oxyde de graphène) à se disperser (à "s'exfolier"). Le mélange est ensuite filtré par une membrane, qui rassemble les couches de sorte à produire la "feuille de papier" d'oxyde de graphène.

Le graphite normal a une structure délicate ; une faible force transversale suffit à fragmenter ses couches régulièrement empilées. A contrario, les couches du papier d'oxyde de graphène s'entrelacent entre elles et se plient sur de plus grandes échelles. Ceci permet à la charge d'être distribuée à travers la structure, la rendant plus solide que les feuillets de graphite ou que le "bucky paper", élaboré à partir de nanotubes de carbone. En fait, selon Ruoff, le seul matériel plus solide pourrait bien n'être que le diamant.


La structure entrelacée du matériau permet également aux différentes couches de glisser les unes sur les autres, de sorte que collectivement, l'ensemble de ces couches devient flexible. Plus important encore, la composition chimique d'une feuille peut être ajustée en modifiant la quantité d'oxygène dans les couches. Une diminution de cette quantité, par exemple, ferait passer l'état du matériau de celui d'isolant électrique à celui de bon conducteur. Enfin, les feuilles pourraient être diffusées dans des polymères, des céramiques ou des métaux, afin de réaliser des matériaux composites dont les performances surpasseraient celles de leurs contreparties pures.