Le graphène, nouveau héros du Green IT ?

En quelques années, le graphène est devenu l’un des matériaux phares des laboratoires de recherche. La raison : ses propriétés qui pourraient bien révolutionner l’utilisation des nouvelles technologies. Focus sur ce matériau… miracle ?

C’est en 2004, dans un laboratoire de Manchester, que Konstantin Novoselov et Andre Geim ont officialisé l’existence du graphène. Les deux chercheurs se sont servis d’un rouleau de ruban adhésif en vue de l’appliquer sur le graphite de la mine d’un crayon (qui n’est autre qu’un empilement de couches de graphène) pour ainsi isoler ce matériau. Rudimentaire comme technique direz-vous, mais il fallait y penser ! En tout cas cette découverte fut si révolutionnaire que 6 ans plus tard, soit en 2010, elle leur a permis d’obtenir le prestigieux prix Nobel de physique.

Depuis, les recherches sur le graphène n’ont de cesse de révéler des qualités qui séduisent les chercheurs à travers le monde entier. Sa structure chimique bidimensionnelle le rend ultrafin, 0.3 nanomètres soit 1 million de fois plus fin qu’un cheveu, et la liste de ses autres qualités est longue ! En plus de cette finesse, il est également flexible, transparent, excellent conducteur de chaleur et d’électricité, six fois plus léger que l’acier pour une solidité 200 fois supérieure et même plus résistant que le diamant.

Les secteurs de l’aviation, la médecine, l’armée (armement et appareils furtifs), entre autres, sont déjà sur la brèche pour profiter des opportunités offertes et ainsi investir massivement dans ce matériau. Mais il en est un autre qui attire plus particulièrement notre attention, il s’agit de celui concernant les applications environnementales dans le domaine des nouvelles technologies.

En effet, les composants de nos équipements technologiques pourraient bien bénéficier des avancées permises par le graphène. Dès 2013, des chercheurs de l’Université de Cornell ont réussi à fabriquer un transistor au graphène de plus de 400GHz, soit 300 fois plus rapide que les processeurs actuels. À une époque où les entreprises comme Intel cherchent à miniaturiser au maximum l’architecture de leurs processeurs nécessitant tant et plus de transistors, et 10nm étant le minimum atteint pour le moment, la puissance atteinte par ce transistor au graphène laisse présager des opportunités de réduction des architectures à une échelle quantique. Et sachant que la réduction de la gravure des puces induit une baisse de la consommation énergétique (cf. article ), qui sait quelles économies d’énergie l’introduction de ce matériau permettra !

Les innovations liées aux processeurs ne s’arrêtent pas là, des chercheurs suédois de la Chalmers University of Technology sont ainsi parvenus à réduire de 25% la dissipation de la chaleur au sein d’un processeur en y apposant une unique couche de graphène. L’échauffement des composants d’un ordinateur étant son principal facteur d’usure, le matériau représente une aubaine dans l’allongement de la durée de vie de cet équipement IT et donc dans la réduction du nombre de Déchets d’Équipements Électriques et Électroniques (DEEE) émis chaque année.

Et les nouveautés n’ont pas juste lieu à l’intérieur des équipements ! Les écrans tactiles profitent aussi des qualités intrinsèques du graphène. Jusqu’à peu, l’oxyde d’indium-étain était l’unique composant utilisable pour ce type d’écran. Malheureusement, bien que transparent et conducteur d’électricité, ce mélange se trouve aussi être très rare, polluant et sous domination chinoise dans son approvisionnement, ce qui en fait un composant peu responsable sur le plan environnemental (cf. article sur les Terres rares). Grâce à son excellente conductivité et son extrême finesse qui le rend transparent à l’œil nu, le graphène se pose donc comme une alternative ouvrant par la même occasion le champ des possibles par la flexibilité qu’il offre ! En effet, alors que l’oxyde d’indium-étain est rigide, le graphène quant à lui permettrait de produire des écrans ultra-fins et flexibles.

Une autre piste qui s’avère prometteuse est celle suivie par le fabricant de voitures électriques, Tesla, qui aurait l’intention de se servir du graphène dans sa prochaine gamme de batteries. Ce dernier étant ultra conducteur, la marque prétend pouvoir quadrupler la densité de ses batteries au lithium-ion et donc permettre de les recharger plus rapidement (20 à 30% plus vite). L’autonomie des voitures serait également améliorée passant de 400 à 800 km, ce qui limiterait le nombre de cycles de rechargement. En bout de chaîne, la longévité des batteries en bénéficierait et, comme pour les processeurs, cela réduirait de surcroît l’émission de DEEE qu’elles induisent lors de leur traitement en fin de vie ! (cf. article ).

La récente découverte du graphène oblige tout de même à relativiser son emploi surtout vis-à-vis d’aspects encore épineux ou flous tels que son coût (1cm² vaut actuellement 100€) ou l’impact environnemental lié à sa production. Pour le moment une production industrielle n’est certes pas envisageable mais au vu de l’engouement dont il fait l’objet et au rythme auquel les recherches parviennent à tirer parti de ses qualités, il y a de grandes chances que ce matériau puisse réellement révolutionner les secteurs qu’il impacte. Concernant l’IT, la réduction des émissions de DEEE ainsi que l’augmentation des performances techniques et environnementales permises par le graphène sont autant de points donnant des pistes pour un IT plus responsable !

Sources :
© http://www.express.be/business/fr/technology/decouvrez-le-materiau-qui-va-radicalement-changer-le-monde-le-graphene/204429.htm
© http://www.journaldunet.com/economie/industrie/applications-et-marche-graphene.shtml
© http://www.lexpress.fr/actualite/sciences/connaissez-vous-le-graphene-le-nouveau-materiau-miracle-de-l-electronique_1649000.html
© http://www.independent.co.uk/news/science/scientists-predict-green-energy-revolution-after-incredible-new-graphene-discoveries-9885425.html
© http://www.lejdd.fr/Societe/Sciences/Actualite/Du-scotch-un-crayon-a-papier-et-un-Nobel-224903
© http://www.chalmers.se/en/news/Pages/Graphene-provides-efficient-electronics-cooling.aspx