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Projet ANR TRI-CO

Faits marquants

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le 3 juillet 2017 /

Le projet TRI-CO est un projet de recherche fondamentale coordonn par linstitut Lumire Matire de Lyon et associant lInstitut Nel Grenoble, le CIRIMAT de Toulouse et le groupe industriel Arkema. Le projet a commenc en janvier 2011 et il a dur 60 mois. Il a bnfici dune ANR de 700.000 pour un cot global de lordre de 2,5 M.

des matériaux du futur à base de nanotubes de carbone « écrasés » !Des plastiques conducteurs hyper-résistants

Les nanotubes de carbone sont l’un des objets fabriqués par l’homme des plus résistants. Renforcer des matériaux avec des nanotubes de carbone semble donc une excellente idée qui est de fait déjà explorée – et parfois même exploitée – pour l’élaboration de plastiques conducteurs, la production des structures ultralégères pour le transport aéronautique ou la fabrication de matériel sportif ultraperformant. Nous avons montré que renforcer ces matériaux avec des nanotubes aplatis comme formant une sorte de nano-rubans peut s’avérer encore plus avantageux en particulier pour améliorer les propriétés électriques de ces matériaux. Nos recherches permettent par exemple d’envisager l’élaboration de câbles électriques ultralégers pouvant potentiellement remplacer le cuivre et alléger les moyens de transport aéronautique avec les subséquentes réductions de consommation et d’émission de CO2.

 

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Du nano-objet individuel aux matériaux du futur

Afin de comprendre au mieux les mécanismes permettant de modifier la forme des nanotubes de carbone, nous avons développé une série de méthodes permettant l’étude des nanotubes de carbone uniques ou individualisés ou du graphène (cas du tube totalement écrasé). En effet, les nanotubes de carbone, qu’ils soient fabriqués industriellement ou dans le laboratoire, présentent une grande variété de dimensions (à l’échelle nanométrique) qui sont déterminantes de leurs propriétés. Combinant expériences d’optique et des modélisations numériques avec des méthodes avancées sur ces nano-objets uniques, donc à géométrie bien caractérisée, nous avons réussi à comprendre et maitriser leur « écrasement» sous l’effet de la pression. Notre projet a permis ainsi de développer toute une méthodologie pour l’étude de nano-objets individuels – nanotubes, graphène,… – dans des conditions extrêmes de pression. Les avances sur notre compréhension dans ce domaine des nanosciences grâce à ces développements techniques nous a permis de prévoir une nouvelle génération de matériaux performants avec des applications potentielles dans des nombreux domaines.

Résultats majeurs du projet

Cette étude a permis de bien comprendre la physique de la déformation des nanotubes de carbone soumis à des forces de pression et comment la géométrie des nanotubes, le nombre de parois du tube ou leur degré de remplissage déterminent leur stabilité. Autant des facteurs qui permettent de développer une ingénierie de la déformation des nanotubes pour des nombreuses applications.

Ce projet a été également l’occasion de d’adapter une technique spectroscopique très innovatrice pour l’étude de nano-objets individuels sous pression. Cette technique, la spectroscopie par modulation spatiale, permet de nous renseigner sur l’évolution des propriétés opto-électroniques des nanotubes et autres nano-systèmes sous l’effet de la pression.

Enfin, les nanotubes de carbone pouvant être vus comme l’enroulement d’une feuille de graphène ou le graphène pouvant être vu comme un nanotube totalement aplati, nous avons étudié également ce nano-objet bidimensionnel sous pression comme référence dans nos études et caractérisé certains de ces propriétés très précisément comme son adhésion à des substrats ou son module de flexion.

Parmi les perspectives ouvertes par ce projet on peut citer l’élaboration de nouveaux câbles électriques en nanotube de carbone déformés ultralégers pour les applications dans l’industrie du transport aéronautique ou l’étude des systèmes bidimensionnels pour la réduction du frottement.

Le projet a contribué à la publication de 16 articles scientifiques dans des revues internationales à fort impact. De très nombreuses présentations dans des congrès nationaux et internationaux, ainsi que des interventions de vulgarisation ont permis de diffuser ces travaux auprès des différents publics. Un brevet international a été également déposé.

 
 

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