Passe-moi la bobine de fil de carbone…

L’équipe de chercheurs de l’université Rice retient sa joie… Pourtant, elle vient de réussir un joli coup avec la mise au point d’un nouveau fil réalisé en nanotube de carbone prêt pour l’industrialisation. Demain, ce nouveau matériau deviendra peut-être aussi banal que le fil de pêche en nylon ou le fil de machine à coudre.  Pour des applications sans doute assez différentes. La performance de cette équipe, rapportée dans l’article publié dans la revue Science du 11 janvier 2013, est d’avoir obtenu les propriétés prédites par la théorie des nanotubes et d’avoir mis au point un procédé de production par tréfilage qui pourrait aboutir à une fabrication de masse.

100 fois plus résistants que l’acier, 10 fois plus conducteurs

Coté propriétés, les nanotubes de carbone sont de la taille d’un brin dADN (quelques dizaines de nanomètres de diamètre). Ils font rêver les ingénieurs depuis leur découverte officielle attribuée à Sumio Iijima (NEC) en 1991.  Il faut dire qu’ils sont 100 plus résistants que l’acier avec un sixième de son poids. Quant à leur conductivité électrique et thermique, elle est dix fois supérieure à celle des meilleurs conducteurs métalliques.  Ils sont déjà utilisés, par exemple,  dans les semi-conducteurs, les systèmes délivrance de médicaments et les éponges pour ramasser le pétrole. Restait à fabriquer un fil utilisant ces nanotubes miracles.

Coton noir

C’est ce que les chercheurs de l’université de Rice, associés à l’entreprise Teijin Aramid des Pays-Bas, à l’institut Technion d’Haifa (Israël) et à un laboratoire de l’armée de l’air américaine (AFRL), ont réalisé. Ils ont obtenu une fibre en nanotubes “dont les propriétés n’existent dans aucun autre matériau”, selon les termes de Matteo Pasquali, professeur de chimie et d’ingénierie biomoléculaire à l’université de Rice. “Cela ressemble à des fils de coton noir mais cela se comporte comme des fils de métal ayant la résistance de fibres de carbone”, précise-t-il.

Le diamètre d’une seule fibre du  nouveau fil ne dépasse pas le quart de celui d’un cheveu humain et il contient des dizaines de millions de nanotubes en rangs serrés, côte à côte. Toute la difficulté réside dans la production de tels fils à partir de nanotubes purs. C’est le procédé mis au point à l’université Rice à la fois grâce au travail fondamental des chercheurs et à l’apport de l’expérience industrielle de l’entreprise Teijin Aramid, spécialisée dans la fabrication de fibres d’aramides telles que celles qui composent le fameux Kevlar de Dupont de Neunours.

Les images de la production du fil de nanotubes par tréfilage sont spectaculaires sur la vidéo réalisée par les chercheurs (ci-dessous). Plus impressionnant que l’exemple d’utilisation à l’aide d’une lampe halogène suspendue à deux fils en nanotubes… Certes, cela montre que les fils conduisent l’électricité nécessaire malgré leur composition et leur faible diamètre. Mais, bon, ce n’est guère renversant.

Grâce à une résistance mécanique et une conductivité 10 fois supérieures aux précédentes réalisations de telles fibres, le nouveau fil rivalise avec le cuivre, l’or et l’aluminium. Ces deux propriétés rassemblées pourraient lui donner l’avantage sur le métal pour le transport de données et les applications imposant une faible consommation. Deux domaines plein d’avenir. L’aérospatial, l’automobile, la médecine et les textiles intelligents sont dans le collimateur. Imaginons une veste au tissu ultra-résistant et conduisant l’électricité. Des capteurs solaires intégrés pourraient recharger en permanence un téléphone portable ou une tablette de poche. Sans parler de l’imagination des créateurs de mode pouvant nous tailler des costumes lumineux. Effet garanti…

Michel Alberganti

7 commentaires pour “Passe-moi la bobine de fil de carbone…”

  1. L’ascenseur spatial, vite !

  2. C’est une énorme avancé, les applications vont être innombrable, aussi bien sur le transport d’électricité, l’électronique, la construction.

    L’ascenseur spatial est maintenant relancé: impossible en acier, avec un vrai câblage en nanotube de carbone il devient possible. Le cout et l’effort de recherche sera faramineux, mais c’est la vrai porte d’entrée pour la conquête de l’espace.

  3. La demande de cuivre devrait chuter! Plus de vol de cable!

  4. D’accord avec Ianux et Karg : l’ascenseur spatial est maintenant à notre portée :-)
    Relisons donc “les fontaines du Paradis”, d’Arthur C Clarke.

  5. Probablement une découverte qui aura plein d’applications.
    Est-ce aussi révolutionnaire que la découverte du transistor?
    Si c’est le cas on peut à peine imaginer les avancées que cela permettra en matière de technologie et de miniaturisation.
    La fabrication semble tellement simple sur la vidéo qu’on peut anticiper une industrialisation du processus et des coûts de fabrication faibles (je n’ai aucune idée du coût de l’investissement nécessaire ni de celui du fonctionnement du générateur de fil)
    Quant à l’ascenseur spatial il y a bien d’autres obstacles à sa réalisation que la simple résistance des câbles et notamment la vulnérabilité du dispositif..

  6. Ils oublient juste de parler du cout de fabrication de ce fil et c’est ca qui permettra de le democratiser ou non.

  7. “Ils oublient juste de parler du cout de fabrication de ce fil et c’est ca qui permettra de le democratiser ou non.” Le cout dépend de l’énergie et de matière première essentiellement, les charges fixent sont rapidement dilué quand les machines produisent des quantités astronomiques. Le carbone c’est pas cher, pour l’énergie ça n’a pas l’air d’être pire que le béton ou l’acier.

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Qui sommes-nous ?

Globule et téléscope est le blog Science et Environnement de Slate.fr.
Il est tenu par Michel Alberganti, journaliste scientifique, ancien journaliste au Monde où il a dirigé le service Science et technologie, et aujourd'hui également producteur de l'émission Science Publique sur France Culture.
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