Le graphène 3D du MIT pourrait 10 fois plus résistant que l'acier !

De Mickaël Auteur - Posté le 9 janvier 2017 à 15h48 dans Science
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On entend parler du graphène dans toutes les industries, et on donne des propriétés incroyables à ce matériau qui d’après certains pourrait sauver le monde grâce à ses multiples applications. Cette fois-ci, c’est le MIT qui a réalisé une nouvelle expérience avec le graphène et une imprimante 3D pour démontrer qu’il est possible de faire une structure 10 fois plus solide qu’avec de l’acier grâce à une forme géométrique différente et un matériau polymère.

La forme et non le matériau

Avant de pouvoir donner leurs résultats, les chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont réalisé un grand nombre de tests que l’on peut voir dans la vidéo ci-dessous.

  Chargement de la vidéo… (voir sur Dailymotion)

Pour réaliser ces tests, ils ont utilisé une imprimante 3D pour créer un cube diatomique à partir d'une matière polymère, c’est-à-dire que le matériau utilisé est constitué de seulement 2 atomes. Celui-ci représente une sorte d’éponge poreuse qui permet d’avoir une meilleure résistance. Deux structures ont été conçues et elles n’ont pas réagi de la même façon, l’une s’est écrasée et l’autre a littéralement explosé. Le MIT a indiqué que celle qui a une structure plus fine arrive à se déformer progressivement alors que celle qui a une structure plus épaisse arrive à stocker l’énergie de déformation, mais la libère en une fois en explosant. De ce fait, les chercheurs ont conclu que ce n’est pas le matériau utilisé, mais sa forme qui lui donne une certaine résistance. La preuve avec le graphène qui a été 10 fois plus résistant que l’acier dans ces tests et pourtant sa densité n’était que de 5%. Imaginer ce que l'on pourrait faire si au lieu d'utiliser du polymère on utilisait le graphène.

Les futurs matériaux de construction

Grâce à ces tests, les chercheurs du MIT expliquent qu’il serait possible d’utiliser des particules de polymère ou de métal enrobées avec du graphène pour construire par exemple des ponts, ou des systèmes de filtration ultra résistant pour l’eau et les produits chimiques.

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Source(s) : MIT

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Mots-Clés : mitgraphèneMassachusetts Institute of Technologyacier

Commentaires (21)

Par Loic, il y a 4 ans :

C'est quand même impressionnant !

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Par Remilia Scarlet, il y a 4 ans (en réponse à Loic):

d’ailleurs pour ceux qui se posent la question sur comment obtenir du graphène je crois qu'ils le récoltent sur du graphite avec du scotch si je me souviens bien (en couches de 1 micron ou un truc du genre)

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Par eknamet, il y a 4 ans (en réponse à Remilia Scarlet):

C'est comme ça que le graphène a été découvert effectivement (par Geim et Novoselov qui ont eu le prix Nobel de physique en 2010) mais ça a l'inconvénient d'être peu productif.
Y'a d'autres méthodes qui peuvent être utilisées comme la décomposition thermique de carbure de silicium.

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Par Remilia Scarlet, il y a 4 ans (en réponse à eknamet):

est-ce que je dois faire une parodie de ppap avec un crayon a papier du scotch et un prix nobel?

mhhhh

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Par BaNi², il y a 4 ans (en réponse à Loic):

B0N BAH....
MAINTENANT FAUX LUI TR0UVER UNE UTILITER....

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Par eknamet, il y a 4 ans :

Alors, ils n'ont absolument rien imprimer avec du graphène hein ! Premièrement, s'ils avaient mis du graphène dans ce polymère il serait noir, bien noir et deuxièmement, ils disent dans la vidéo qu'ils ont imprimé l'objet avec un polymère commercial.
Ils essaient seulement de reproduire en 3D les propriétés mécaniques du graphène qui a l'inconvénient d'être en 2D.
Écoutez mieux la première fois.

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Par Drunksouls, il y a 4 ans (en réponse à eknamet):

*insert THANK YOU gif*

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Par Guilhem, il y a 4 ans :

"Sa densité n'était que de 5%" je comprend pas bien cette phrase...

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Par Vash65k, il y a 4 ans (en réponse à Guilhem):

C'est la faute aux Français pour le coup... En France, la densité, c'est en fait la "masse volumique", donc, exprimée en kg/m3.
Pour eux, c'est le pourcentage de ce qui nous intéresse, dans son ensemble. Donc, ici, 5% de grafen dans cette structure.

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Par Guilhem, il y a 4 ans (en réponse à Vash65k):

La densité est la masse volumique sur la masse volumique de l'eau (1000 sur terre)!

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Par falken, il y a 4 ans (en réponse à Vash65k):

Non, non et non.
Attention aux raccourcis, la densité en français comme en anglais est le rapport de masse volumique entre 2 corps dont l'un est pris comme référence (eau pour solide et liquide et air dans le cas des gaz et vapeurs.

Ainsi, une densité n'a JAMAIS d'unité.

A ne pas confondre avec la densité volumique de masse, plus communément appelée masse volumique, qui elle s'exprime en kg/m3.

Quand ils parlent de 5% dans la vidéo, cela signifie simplement que le graphène 3D (lorsqu'il sera réalisable) est 20 fois plus léger que l'acier (1/20 = 0.05 soit 5%).

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Par Vash65k, il y a 4 ans (en réponse à falken):

Autant pour moi. Désolé, je pensais que c'était ça, car, d'après cette façon de calculer, on pourrait donc avoir une densité, exprimée en %... supérieure à 100%, imaginons, le plomb? C'est courant, mais toujours aussi aberrant ^^
Merci pour l'info en tout cas, je dois t'avoir que pas grand monde n'était sûr de ce qu'il avançait dans le BE, ce sujet nous aura donné de quoi discuter cette aprem ^^

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Par eknamet, il y a 4 ans (en réponse à Guilhem):

Personnellement, je pense qu'il entende par ce 5% le rapport de la masse volumique du solide (masse/volume) sur la masse volumique du polymère utilisé. Comme y a beaucoup de "vide", la densité est grandement diminué.

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Par Remilia Scarlet, il y a 4 ans (en réponse à Guilhem):

en gros pour un même volume il n'a que 5% de la masse qu'aurait ce volume en acier

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Par Vash65k, il y a 4 ans :

" les chercheurs ont conclu que ce n’est pas le matériau utilisé, mais sa forme qui lui donne une certaine résistance " ... les mecs ils sont au MIT et ils ont jamais fait de RDM (résistance des matériaux)... ça fait peur ^^

Sinon, on sait de quel "acier" il s'agit? Parce que "acier", c'est comme "voiture", ça ne défini rien...

Désolé de baver sur votre sujet, c'est pas à mon habitude, mais bon... un sujet si peu renseigné, pas cool Oo

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Par falken, il y a 4 ans (en réponse à Vash65k):

Si, acier, ça définit un type d'alliage à base de fer et de carbone.

Après, je suis d'accord avec toi, il existe une flopée d'acier en fonction du rapport fer/carbone et des éléments qu'on peut y ajouter.

Du coup, il serait intéressant de connaitre leur acier de référence. Est-ce qu'il s'agit de l'acier le plus courant (martensitique) ou d'un autre ?

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Par Vylbrekhin, il y a 4 ans (en réponse à Vash65k):

Tout à fait...

Donc je confirme, le titre et une bonne partie de l'article sont à côté de la plaque.
Ils disent que le graphène est un matériau extrêmement solide et que malheureusement on arrive à "le produire" qu'en 2D, le mettre sous forme de "brut" 3D est donc un défi.
FIN DU SUJET SUR LE GRAPHENE

Après, ils se sont juste "amusés" à faire des tests sur des structures géométrique avec un TOUT AUTRE matériau, à savoir un polymère commercial quelconque. Et ils ont mis en évidence deux propriétés qui trouveront des applications dans divers domaines (ou pas) :
- Une structure géométrique "poreuse" à parois fines sera capable de se déformer de manière relativement linéaire fasse à une contrainte mais supportera moins la déformation ==> comportement fragile
- Une structure géométrique poreuse à parois épaisses sera capable de se déformer de manière plus importante et donc d'encaisser de l'énergie élastique mais sa restitution sera explosive.

En gros, c'est la structure du matériau qui est primordiale et non le matériau, tout l'inverse de ce que le titre laisse entendre...

Pas sérieux Hitek, je suis déçu sur ce coup-là :s

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Par Sarigolepas, il y a 4 ans :

Ils ont probablement utilisé un plastique qui a les memes proprietes que le graphene mais a une fraction de la resistance on voit qu'il explose de maniere fragile comme le graphene et qu'il est tres élastique comme le graphene donc ne dites pas qu'ils on prit un plastique au bol

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Par falken, il y a 4 ans (en réponse à Sarigolepas):

Aucun polymère à ma connaissance n'a la résistance du graphène.
Le graphène c'est du carbone pure avec une structure hexagonale répétée (en C6).
Un polymère inclut des atomes d'hydrogène voire d'azote et d'oxygène pour ne citer que les plus courant. Et de par sa définition est une répétition à longue échelle d'un enchaînement d'une "macromolécule".

Par contre, je suis d'accord avec l'explication de Vylbrekhin lorsqu'il parle de structure. Dans ce cas, ce n'est plus le graphène dont on doit parler mais de la structure 3D d'un hypothétique graphène tridimensionnel.

C'est un peu comme à l'époque de la découverte du fullerène C60, c'est sa structure qui en fait une molécule si particulière plus que le fait qu'elle soit composé de carbone.

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Par Vylbrekhin, il y a 4 ans (en réponse à Sarigolepas):

Non mais c'est dit dans la vidéo : "to test their material the researchers printed a 3D model made purely of commercial plastic"

Attention, ici "material" n'est pas à traduire comme matériau mais comme "sujet", d'où la confusion de l'auteur je pense. Après je sais pas ce que vous en pensez mais pour moi "commercial plastic" ça veut dire, polymère de base probablement du polypropylène vu la tronche des tests et la couleur de l'éprouvette.

Et effectivement, si les matériaux que cite falken06 ont de si bonnes propriétés mécaniques c'est dû à leur structure cristalline ou à minima moléculaire. Parce que le carbone pur (le diamant par exemple) c'est très dur mais ça a une résistance à la compression médiocre. Enfin bref, là encore, ça dépend ce qu'on appelle "résistant", résistant à quoi ? A la température ? A la compression ? A la traction ? à la flexion ? A la fatigue ?

Je veux pas faire le scientifique de comptoir, mais faut pas s'enflammer, c'est juste une nième mise en évidence des propriétés mécaniques d'une structure mathématique un peu réfléchie (cf. découverte des propriétés de la structure en nid d'abeille). Après s'ils arrivent à mettre en forme de cette manière des matériaux aux propriétés déjà intéressantes comme le graphène, là effectivement, ça envoie du bois.

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Par L'âne de shrek, il y a 4 ans :

Vue la popularité de vos articles sur les avancés scientifique/technologique, il serait peut être temps d'engager quelqu'un qui comprend ce qu'il écrit.
Pas de méprise hein, j'adore Hitek parce que les sujets des articles sont souvent intéressants et d'actualité, mais la synthèse en français qu'on nous propose est trop souvent à coté de la plaque sur ce type de sujets.

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