Le graphène est l’un des matériaux à la fois les plus excitants… et les plus décevants. Il est le précurseur des nanomatériaux et a été découvert par hasard en 2004 à l’Université de Manchester. Il est constitué d’atomes de carbone combinés dans une structure hexagonale (voir l’image ci-dessus). Il est très solide, léger, avec une surface importante et est un excellent conducteur d’électricité et de chaleur. Mais 16 ans après sa découverte, les promesses du graphène ne se sont toujours pas matérialisées. A moins que…
Circuit de récupération d’énergie à base de graphène
Car des chercheurs de l’université de l’Arkansas viennent de parvenir à créer un circuit en graphène capable de «fournir une alimentation basse tension propre, illimitée à de petits appareils ou capteurs». Dans une étude publiée le mois dernier dans la revue scientifique Physical Review E, ils expliquent avoir créé «un circuit de récupération d’énergie à base de graphène pouvant être intégré dans une puce pour fournir une alimentation basse tension propre et illimitée à de petits appareils ou capteurs.» Ce circuit permet, à température ambiante, de produire un courant alternatif avec du graphène sous forme monocouche.
Grâce à deux diodes opposées, les chercheurs sont parvenus à faire circuler du courant continu pulsé capable de produire de manière illimitée assez d’énergie pour alimenter un petit circuit électronique. «Pour prouver cette amélioration des performances, nous nous sommes inspirés du domaine émergent de la thermodynamique stochastique et avons développé la célèbre théorie de Nyquist, vieille de près d’un siècle» précise Pradeep Kumar, co-auteur de l’étude. À terme, cette innovation permettrait d’alimenter de petits objets électroniques, ou des capteurs, et surtout offrir des pistes nouvelles pour produire de l’électricité sans émissions de gaz à effet de serre. L’objectif maintenant de l’équipe de chercheurs est de réussir à stocker dans des condensateurs l’électricité produite.
Un potentiel sans limites qui tarde à se concrétiser
Le plus étonnant avec cette découverte est qu’elle met à mal la célèbre théorie du physicien Richard Feynman qui affirmait qu’il est impossible d’extraire de l’énergie du mouvement brownien, le mouvement thermique des atomes.
Les applications potentielles du graphène semblent presque sans limites dans de nombreuses industries et pour de nombreux produits. Mais sa fabrication à grande échelle et à des coûts économiquement réalistes est difficile. De nombreux grands groupes y travaillent comme le Chinois Huawei qui a présenté l’an dernier un téléphone portable, le Mate 20 X, qui utilise du graphène pour refroidir son processeur. Le Sud-coréen Samsung devrait être capable de produire dans un futur proche une batterie au graphène très performante pour ses téléphones.
Ce nanomatériau pourrait aussi révolutionner la filtration de l’eau et également être utilisé dans la lutte contre la corrosion ou pour faire baisser les températures de fonctionnement des moteurs.
Les nanomatériaux représentent sans doute un élément essentiel de l’avenir de la transition énergétique. Ils ont notamment la capacité d’apporter au monde des technologies pour produire et stocker l’électricité de façon bien plus efficace qu’aujourd’hui. De quoi faire sauter les limites actuelles des énergies renouvelables et de l’hydrogène. Reste à savoir quand.
