Production de masse de nanotubes de carbone au Fraunhofer IWS de Dresde

Des chercheurs de l’Institut Fraunhofer IWS de Dresde (Saxe) ont développé un processus novateur pour produire en grande quantité des nanotubes de carbone à paroi simple, à faible coût et avec un faible niveau de défaut, pouvant servir des applications industrielles. Cette méthode, dans laquelle les nanotubes de carbone sont formés au cours d’une évaporation de carbone par arc pulsé produit dans un réacteur, fut développée dans le cadre du projet « Alliance Innovation nanotubes de carbone – CNT » financé par le Ministère fédéral de l’enseignement et de la recherche (BMBF).

Le diamètre des nanotubes de carbone obtenus oscille entre 1,0 à 1,6 nm, ce qui correspond, suivant la comparaison usuelle, à environ 1/10.000ème du diamètre d’un cheveu humain. En fonction de leur diamètre, les nanotubes de carbone présentent, après leur préparation, des propriétés de conductivité soit semi-conductrices, soit métalliques. Le ratio de nanotubes semi-conducteurs et métalliques est généralement de deux tiers à un tiers, ratio pouvant varier spécifiquement avec les procédures développées au Fraunhofer IWS. En outre, les nanotubes de carbone ont, selon l’Institut, une densité de défauts très faible : ils ne présentent donc pas de problème dans l’arrangement hexagonal des atomes.

Le Fraunhofer IWS est ainsi actuellement l’un des rares instituts qui peut produire des nanotubes de carbone à l’échelle du kilogramme. Et pour la production industrielle de masse, le processus semble selon lui très prometteur. Ceci permet le développement d’applications attrayantes sur la base des propriétés électriques, thermiques et mécaniques des nanotubes de carbone à paroi simple. Avec les nanotubes métalliques, la densité de courant admissible (c’est à dire le nombre de porteurs de charge qui est autorisé à circuler par unité de temps) est 1000 fois supérieure à celle du cuivre. De plus, la conductivité thermique est d’environ 15 fois celle du cuivre.

Les thèmes de recherche du Fraunhofer IWS résident surtout dans les applications électroniques des nanotubes de carbone à paroi simple. La conductivité électrique particulièrement bonne de ces nanotubes de carbone aurait, par exemple, un grand potentiel pour des applications dans le photovoltaïque, nécessitant des couches transparentes aussi conductrices que possible. En outre, dans le domaine de l’électronique imprimée fonctionnant sur la production d’encres électriquement conductrices, les nanotubes de carbone sont utilisés pour l’impression directe de pistes conductrices avec des imprimantes à jet d’encre disponibles dans le commerce.

Les prévisions de marché prédisent ainsi une forte croissance dans la production de nanotubes de carbone. Depuis qu’ils ont été étudiés il y a quelques années, ils ont déjà donné naissance à des premiers produits spécifiques dans les matériaux – en particulier dans le domaine des composites polymères pour les équipements sportifs. Mais avec la production de masse et à faible coût des nanotubes de carbone à paroi simple, un certain nombre de nouvelles applications dans l’électronique grand public, les capteurs et les actionneurs deviennent possibles.

La production, la fonctionnalisation et l’application des nanotubes de carbone est d’ailleurs un thème important du salon consacré aux nanotechnologies, qui aura lieu du 12 au 13 juin au Centre international des congrès de Dresde. Des experts de 23 pays, dont les instituts français du CEA et du CNRS, présenteront l’état du savoir-faire international. Le programme complet est disponible sur le site http://www.nanofair.com.

 

 

Sources :

« Herstellung von defektarmen einwandigen Kohlenstoffnanoröhren in großen Mengen am Fraunhofer IWS », dépêche idw, communiqué de presse de l’Institut Fraunhofer IWS – 7/05/2012 – http://idw-online.de/pages/en/news476272

 

Rédacteurs :

Charles Collet, charles.collet@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr