Le graphène au service des appareils du monde réel
Le graphène possède des propriétés uniques et exceptionnelles qui en font un métal au potentiel énorme pour la production de divers dispositifs technologiques : finesse extrême, conductivité électrique et thermique, légèreté, transparence et résistance bien supérieure à celle du silicium. Cependant, malgré ces propriétés, le graphène n'a pas encore été utilisé pour ces dispositifs technologiques en raison d'un certain nombre de difficultés pratiques.
L'un d'entre eux est la conductivité thermique du graphène, en particulier pour les dispositifs fabriqués. Dans ce cas, le graphène doit être supporté par un substrat, ce qui réduit la conductivité thermique du métal. Une conductivité thermique élevée est très importante pour tout dispositif électronique. Pour résoudre ce problème, les chercheurs envisagent de nouvelles façons de soutenir le graphène dans le monde macroscopique, par exemple en utilisant des structures tridimensionnelles de graphène interconnectées. Ils peuvent également utiliser une structure de graphite ultra-mince ou un nitrure de bore hexagonal dont les structures sont proches du graphène.
Un autre problème du graphène est sa fusion, car il doit être recouvert de plastique. Avec l'augmentation des températures, le substrat polymère élastique peut se transformer en une substance molle ou caoutchouteuse qui brise les substances électroniques établies sur le dessus et rend les minuscules fils conducteurs reliant les appareils électroniques défectueux. Selon Li Shi, ingénieur mécanicien à l'université du Texas à Austin, ce problème peut être résolu en améliorant la qualité de l'interface afin d'en augmenter la conductivité.
M. Shi et son équipe de recherche suggèrent également d'améliorer le stockage de l'énergie thermique du graphène afin de relever les défis pratiques. Par exemple, les fabricants peuvent utiliser des mousses de graphène ultrafines pour améliorer la capacité énergétique des appareils fabriqués à partir de graphène. Cela serait possible en amplifiant la vitesse à laquelle la chaleur est chargée et déchargée dans les matériaux d'altération de phase qui sont utilisés pour stocker l'énergie thermique. Une autre avancée réside dans la compréhension du concept des porteurs d'énergie fondamentaux et de leur diffusion, tels que les photons, les électrons et les molécules. La compréhension du concept de diffusion des photons peut aider à comprendre les ondes de réseau et éventuellement résoudre le problème de la conductivité thermique lorsque d'autres matériaux soutiennent le graphène.
Samsung a également fait une percée en identifiant comment utiliser le graphène dans des appareils du monde réel. Cette nouvelle technologie se concentrera sur le développement d'un cristal de graphène de haute qualité construit sur des tranches de silicium. Cela permettra de produire du graphène adapté à la production de transistors à effet de champ au graphène (GFET). Même lorsque le graphène s'est décollé, les plaquettes de silicium peuvent être recyclées pour une autre production.
