Le graphène
Comme le graphite, le graphène est un allotrope du carbone. Ce matériau semi-conducteur a été découvert en 2004 par Adam Geim (prix Nobel de physique), à qui il a fallu seulement un bout d'adhésif et une petite quantité de graphite : en effet, le graphène est constitué d'une unique feuille de graphite. Avant sa découverte, les scientifiques pensaient que ce cristal ne pouvait pas exister puisqu'il contredisait le théorème de Mermin–Wagner. Ce cristal bidimensionnel fait 70 picomètres d'épaisseur. En comparaison avec le silicium, le graphène possède une conductivité thermique 80 fois supérieure et une conductivité électrique 150 fois supérieure. D'après des mesures, il est aussi 200 fois plus résistant et 6 fois plus léger que l'acier.
Aujourd'hui, le graphène est difficile à produire en grande quantité. Sa structure fine rend son obtention compliquée, d'autant plus que ses méthodes de fabrication sont chères. Il y a plusieurs manières d'en obtenir : chauffer du carbure de silicium sous vide à 1300°C, pour que le silicium s'évapore, ou bien créer la décomposition d'un gaz carboné, comme le méthane ou l'éthylène, sur un métal comme du cuivre ou du nickel.
Une représentation du graphène. (source : Techno-science.net)
Si l'on réussit à passer outre cette difficulté de la production, le graphène pourrait devenir un matériau acteur de grands progrès technologiques. Il permettrait notamment la création d'écrans souples d'ici 2018, comme l'ont annoncé plusieurs fabricants de télévisions et smartphone, notamment Samsung, qui propose déjà des prototypes de téléphones pliables tels une montre ainsi que des télévisions donc on peut régler l'incurvation. Dans quelques dizaines d'années (50 ans d'après les estimations), la fabrication d'appareils électroniques n'existera plus puisque les écrans seront imprimés : nous aurons des écrans souples qui seront à la fois très fins, solides, flexibles, transparents et pliables.
Le graphène, matériau très conducteur, pourrait aussi charger les téléphones en moins de 10 minutes, ainsi que les voitures du futur : un condensateur électrochimique composé d'un réseau micro-condensateurs au graphène a été mis au point en 2013. Concrètement, cette invention pourrait remplacer les batteries actuelles par des batteries 100 à 1000 fois plus puissantes et bien plus résistantes dans le temps : ainsi, les voitures actuelles au moteur thermique se retrouveraient en concurrence avec les voitures électriques.