L’aérogel de graphène imprimé en 3D est la structure la plus légère

Le graphène, qui est une forme de carbone, est connu pour ses propriétés de résistance et de légèreté, surtout lorsqu’il est utilisé comme matériau d’impression 3D. C’est ce que trois ingénieurs ont constaté en imprimant un aérogel de graphène, considéré par la suite comme la structure imprimée en 3D la plus légère par le Livre Guinness des records.

L’aérogel, un matériau semblable à du gel dans lequel le composant liquide est remplacé par du gaz, était déjà considéré comme étant très solide, de faible densité et aux propriétés d’isolation thermique avantageuses. La graphène est quant à lui 10 fois plus résistant que l’acier selon sa forme. Par conséquent on imagine bien qu’un aérogel de graphène l’est encore plus. Et pour preuve : la structure imprimée en 3D peut être placée sur les pétales d’une fleur ou un morceau de coton sans tomber.

D’autres chercheurs avaient déjà réussi à imprimer un aérogel de graphène, mais celui-ci était toujours sous une forme cylindrique ou cubique, réduisant ainsi les possibilités de manipulation. Mais trois professeurs chinois, Chi Zhou, Dong Lin et Qiangqiang Zhang ont réussi à le créer sous une autre forme, avec une structure qui ne pèse que 0,5 milligrammes par centimètre cube.

Le chercheur Chi Zhou avec l’imprimante 3D qui a servi à créer l’aérogel de graphène

« Le graphène est un matériau révolutionnaire et c’est assez logique que sa forme aérogel le soit encore plus, affirme Lin. Notre aérogel de graphène imprimé en 3D a des propriétés intéressantes permettant ainsi au matériau d’être utilisé pour de nombreuses applications – dans l’électronique par exemple, pour créer des batteries ou des semi conducteurs. »

Les chercheurs ont utilisé une imprimante jet d’encre à deux buses pour créer l’aérogel de graphène. Ils ont imprimé en 3D des gouttelettes d’un mélange d’oxyde de graphène et d’eau sur un plateau à -20° C. Cela a permis de produire une structure de glace en 3D de graphène et d’eau glacée, permettant ainsi au graphène de garder sa forme. Après l’impression, les chercheurs ont procédé à une lyophilisation pour retirer l’eau du matériau. L’aérogel de graphène 3D obtenu conserve alors sa forme à température ambiante.

La structure de glace imprimée en 3D

« Grâce à cette méthode d’impression, nous pouvons contrôler la forme de l’aérogel de graphène et idéalement, nous pouvons gérer ses propriétés électriques et mécaniques », explique Lin.

Les trois chercheurs ne s’attendaient pas à remporter un record du monde mais leur travail montre bien tout le potentiel de l’aérogel de graphène. Un matériau ultra léger qui permettrait une impression 3D plus simple tout en gardant une qualité optimale. Dong Lin nous en dit plus sur la technique utilisée :

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