Une technologie innovante qui transforme des matériaux riches en carbone, y compris le charbon et les déchets du charbon, en graphène de haute qualité pour une large gamme de produits se rapproche de la réalité grâce au soutien du NETL – des progrès qui pourraient avoir des implications positives pour une grande variété de matériaux qui font partie de la vie quotidienne.
Universal Matter, une société internationale de recherche et développement disposant d’installations de recherche à Houston, au Texas, a reçu le soutien du programme Carbon Ore Processing du NETL dans le cadre d’un accord de coopération.
La société a démontré une technologie révolutionnaire de production de graphène appelée Flash Joule Heating (FJH), qui peut transformer des matières premières carbonées, y compris le charbon et les déchets du charbon, en graphène de haute qualité.
Selon Universal Matter, le graphène est un nanomatériau à base de carbone polyvalent 200 fois plus résistant que l’acier et pouvant s’étirer jusqu’à 25 % de sa longueur initiale. Le graphène est constitué d’atomes de carbone étroitement liés disposés dans un réseau hexagonal. Il est plus conducteur électriquement que le cuivre, possède une conductivité thermique extrêmement élevée et est plus résistant (résistance à la traction) que tout autre matériau connu.
Joe Stoffa, gestionnaire technologique du programme Carbon Ore Processing du NETL, a déclaré que la production de graphène de haute qualité à grande échelle et à faible coût pourrait permettre plusieurs technologies de rupture.
« Le procédé FJH d’Universal Matter peut convertir diverses sources de carbone en graphène aux caractéristiques réglables pour un nombre presque illimité d’applications », a ajouté Joe Stoffa. « La mise à l’échelle de la production de graphène FJH par Universal Matter est la clé, car cela signifie que les ressources nationales en minerai de carbone peuvent avoir une application supplémentaire importante au-delà de leur utilisation traditionnelle dans la production d’énergie et la métallurgie. »
Un défi de production à grande échelle
Graphenea, une entreprise américano-espagnole de technologie du graphène, a rapporté que « l’un des plus grands défis de l’industrie du graphène sera d’atteindre une production en volume adéquat dans les 2 à 5 prochaines années. L’accent devra être mis sur la cohérence des matériaux et le coût de production ».
Selon le « Graphene Council », les ingénieurs aérospatiaux examinent le graphène et d’autres matériaux de pointe comme technologies clés pour la prochaine génération d’aéronefs et de véhicules spatiaux. Dans l’industrie automobile, le graphène pourrait jouer un rôle majeur dans l’avenir des transports en raison de sa large gamme d’attributs de performance.
Par exemple, le graphène peut améliorer la vitesse de charge et la capacité des batteries au lithium-ion, peut être ajouté aux polymères pour alléger les automobiles, et peut être incorporé dans des composites carbone-métal pour fabriquer des moteurs électriques et des onduleurs plus petits et moins chers.
Des applications stimulantes
Les applications supplémentaires du graphène comprennent les composites, l’asphalte, les revêtements anticorrosion, le béton et le ciment, l’électronique, les lubrifiants, les plastiques, les polymères, le caoutchouc et les synthétiques, les semi-conducteurs, les capteurs, les matériaux structurels, les textiles, la gestion thermique et la filtration de l’eau.
Universal Matter a été créé en 2019 pour commercialiser une technologie développée par l’Université Rice. La même année, le NETL a commencé à travailler avec des chercheurs de l’Université Rice sur le développement du FJH du charbon et des carbones dérivés du charbon.
En synthèse
Cette technologie innovante de production de graphène à partir de charbon et de déchets de charbon pourrait permettre de nouvelles applications révolutionnaires dans de nombreux domaines. Cependant, des défis restent à relever pour parvenir à une production à grande échelle et à faible coût. Le soutien du NETL à Universal Matter est une étape encourageante vers la maturation de cette technologie prometteuse.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que le graphène ?
Le graphène est un nanomatériau à base de carbone avec des propriétés exceptionnelles : 200 fois plus résistant que l’acier, excellent conducteur électrique, très bon conducteur thermique.
Comment est produit le graphène avec cette nouvelle technologie ?
La technologie Flash Joule Heating (FJH) développée par Universal Matter permet de transformer le charbon et déchets de charbon en graphène de haute qualité.
Quels sont les défis à relever ?
Les défis sont d’atteindre une production de graphène à grande échelle et à faible coût dans les prochaines années.
Quelles sont les applications potentielles du graphène ?
De nombreux domaines : aéronautique, automobile, électronique, construction, textile, eau, énergie…
Quel est le rôle du NETL ?
Le NETL soutient financièrement Universal Matter pour développer et améliorer sa technologie FJH de production de graphène.
Quand cette technologie a-t-elle vu le jour ?
Elle a été développée par l’université Rice en 2019. Universal Matter a été créé la même année pour la commercialiser.
Le NETL est un laboratoire national du ministère américain de l’énergie qui stimule l’innovation et fournit des solutions technologiques pour un avenir énergétique durable et prospère sur le plan environnemental.
