Le CNRC, fer de lance de la mise au point de normes pour le graphène

Le 16 février 2017 — Ottawa (Ontario)

Structure modèle de feuilles de graphène

Le Conseil national de recherches du Canada pilote un groupe d’intérêt spécial afin de regrouper les efforts consacrés à la mise au point puis à la soumission de normes pour un matériau polyvalent susceptible de bouleverser une foule d’industries. Parmi les matériaux les plus légers, mais aussi les plus robustes jamais découverts, le graphène conduit de surcroît la chaleur et l’électricité, propriété pour laquelle il est encensé. Malheureusement, la qualité des dérivés du graphène disponibles dans le commerce varie considérablement, et aucune norme ne permet actuellement de caractériser ce matériau. Résultat : impossible de comparer de façon fiable les innombrables articles en graphène offerts sur le marché. S’ensuit le risque non négligeable que l’on ne puisse trouver de source sûre pour les matériaux possédant les propriétés indispensables aux applications envisagées. Seules l’élaboration de normes et leur adoption subséquente rehausseront la confiance que l’on porte aux matériaux à base de graphène, ce qui consolidera ce secteur de l’industrie.

« Pour le CNRC, le groupe de travail est l’occasion rêvée de collaborer avec les entreprises canadiennes qui fabriquent du graphène pour non seulement établir les techniques idéales permettant de caractériser cette substance, mais aussi uniformiser les protocoles avec lesquels on la comparera à d’autres matériaux », a déclaré Alan Steele, gestionnaire principal et métrologiste en chef au Conseil national de recherches du Canada.

Au nombre des membres et des partenaires actuels du groupe de travail figurent Elcora Advanced Materials, Graphene Leaders Canada (GLC) Inc. et Saint Jean Carbon Inc. Ceux-ci auront accès à des installations de pointe et à un savoir-faire avancé sur la caractérisation du graphène, notamment diverses méthodes d’analyse s’appuyant sur l’optique et le balayage. Dans l’immédiat, le groupe d’intérêt spécial se concentre sur l’élaboration de normes applicables au graphène obtenu par exfoliation du graphite.

Spectre de produits commerciaux en graphène de spectroscopie Raman.

Cette initiative s’inscrit dans le projet de métrologie du nanocarbone du CNRC, qui mise sur le développement de capacités nouvelles comme la microscopie à force atomique (AFM), la spectroscopie Raman et la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) avec lesquelles on pourra caractériser un éventail de matériaux issus du graphène. La spectroscopie Raman est une technique couramment employée pour caractériser les formes amorphes et désordonnées du carbone, les fullerènes, les nanotubes, le diamant, les chaînes de carbone et les formes polyconjuguées de cet élément. Les techniques Raman s’avèrent particulièrement utiles avec le graphène, chez lequel l’absence de bande d’énergie interdite entraîne la résonance des longueurs d’onde des rayonnements incidents. Le spectre Raman fournit donc des informations à la fois sur la structure atomique et sur les propriétés électroniques du matériau.

Image calibrée d’échantillons commerciaux d’oxyde de graphène sur du graphite pyrolytique fortement orienté vus au microscope à force atomique (AFM).

Spectre de l’oxyde de graphène et de l’oxyde de graphène réduit obtenu par spectroscopie photoélectronique aux rayons X (XPS).

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