Depuis plus d’un siècle, le cuivre règne en maître sur le monde de la conductivité électrique, mais aujourd’hui, des chercheurs s’efforcent de trouver des alternatives susceptibles de transformer notre approche de l’électrification et de la décarbonation.
Le cuivre a longtemps été le matériau de choix pour les dispositifs électriques et les câbles, transportant les électrons des prises électriques aux smartphones et des batteries aux moteurs de véhicules électriques. Sa conductivité, seulement surpassée par l’argent, et son abondance en font un choix logique malgré la concurrence de l’aluminium, moins cher mais aussi moins conducteur.
Défis et Innovations
Face à la nécessité d’électrifier et de décarboner nos systèmes énergétiques, la demande en cuivre explose, entraînant une hausse des prix. Pour répondre à ces défis, le Département de l’Énergie des États-Unis a lancé en 2021 le prix CABLE, encourageant la recherche de matériaux pouvant surpasser la conductivité du cuivre pur.
Dans le cadre du prix CABLE (Conductivity-enhanced materials for Affordable, Breakthrough Leapfrog Electric and thermal applications) doté de 4,8 millions de dollars, des équipes de chercheurs et d’inventeurs s’affrontent pour créer des matériaux capables de mieux conduire le cuivre pur. Description des 4 équipes sélectionnées :
Les Supraconducteurs à Haute Température
Nom de l’équipe : Groupe de recherche Selva
Titre du projet : Supraconducteur super-froid
Institution et lieu : Université de Houston (Houston, Texas)
Slogan : « Conductivité infinie à la moitié du coût du cuivre ».
Le groupe de recherche Selva de l’Université de Houston travaille sur des supraconducteurs qui, une fois refroidis, offrent une conductivité presque infinie à un coût inférieur à celui du cuivre. Ces matériaux pourraient révolutionner de nombreux secteurs en réduisant la consommation d’énergie et les émissions de carbone.
Le Composite Cuivre-Graphène
Nom de l’équipe : Équipe CoGrUW
Titre du projet : Fil Ultra Cuivre-Graphène
Institution et lieu : MetalKraft Technologies, LLC (Albany, Ohio)
Slogan : « Alimenter l’avenir avec l’invisible ».
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L’équipe CoGrUW de MetalKraft Technologies explore l’ajout de graphène au cuivre pour améliorer sa conductivité de 10%. Cette avancée pourrait permettre une utilisation plus efficace de l’énergie dans une multitude d’applications électriques.
Le Composite Nanocarbone Cuivre
Nom de l’équipe : Équipe NAECO
Titre du projet : Composite de cuivre nanocarboné à conductivité améliorée
Institution et lieu : NAECO, LLC (Peachtree City, Géorgie)
Slogan : « L’innovation au service de notre planète ».
NAECO, LLC combine le cuivre avec un alliage de cuivre et du graphène pour créer un fil plus conducteur. Cette innovation pourrait alléger le poids des câbles et des batteries, réduisant ainsi la consommation d’énergie et les coûts.
Le Cuivre Infusé au Graphène par la Méthode Flash
Nom de l’équipe : Université du Colorado Boulder
Titre du projet : Cuivre infusé au graphène fabriqué par la méthode Flash
Institution et lieu : Université du Colorado Boulder (Boulder, Colorado)
Slogan : « Cuivre à très haute conductivité obtenu par un procédé de fabrication simple ».
L’Université du Colorado Boulder utilise une méthode de fabrication rapide pour intégrer le graphène au cuivre, augmentant potentiellement sa conductivité de plus de 110% par rapport à la norme internationale. Cette technique pourrait révolutionner la production de cuivre à haute conductivité.
Les innovations dans le domaine des matériaux conducteurs sont essentielles pour répondre à la demande croissante en électricité et pour contribuer à la réduction des émissions de carbone. Les recherches actuelles pourraient bien mener à la découverte de matériaux qui non seulement égalent, mais surpassent les performances du cuivre, ouvrant ainsi la voie à une ère nouvelle dans la technologie électrique.
