Les Nanotubes de Carbone

Présentation au sujet: "Les Nanotubes de Carbone"— Transcription de la présentation:

1 Les Nanotubes de Carbone

2 Introduction Avancée technologique oblige Miser sur la miniaturisation
Augmenter la performance / le poids Découverte importante : les nanotubes de carbone 1952 : Radushkevich et Lukyanovich image claire Recherche ralentie (informations inaccessibles) But de cette présentation: Qui sont-ils? Quels intérêts ont-ils?

3 Brève définition Deux grandes familles : Monofeuillets
Une feuille de graphène enroulée sur elle-même Graphène : cristal de carbone (voir figure)

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5 Brève définition Deux grandes familles : Multifeuillets
Plusieurs feuilles de graphène Modèle parchemin Modèle poupées russes 5

6 Propriétés Mécaniques Electriques Emission de champs Un petit bilan

7 Propriétés Mécaniques
La densité Eléments tout carbone Très léger Densité faible (masse/volume) Représente 1/6 de celle de l’acier 7

8 Propriétés Mécaniques
La rigidité Des liaisons carbone-carbone Microscope atomique Mesure le module d’élasticité 1 TPa (1000 GigaPacal) 10 fois celui de l'acier. De la contrainte à la rupture 45 GPa (20 fois celle de l'acier)

9 Propriétés Electriques
Beaucoup d ’atomes / d’électrons Création de bandes d’énergie Niveau de Fermi se trouvant Dans une bande Petite tension applicable Passage d’un courant => c’est un métal Exemple : le Cuivre 9

10 Propriétés Electriques
Niveau de Fermi se trouvant Entre deux bandes (bande interdite) Fournir de l’énergie pour déplacer les électrons Energie proportionnelle à la largeur de bande Energie faible => c’est un semi-conducteur Courant passe à partir d’une certaine tension Exemple : le Silicium Gap trop large C’est un isolant, passage du courant impossible Exemple : un plastique 10

11 Propriétés Electriques
Structure métalique 1 nanotube sur 3 Supportent I~ A/cm² Courant 1000 fois plus forts que les fils de cuivre réputés pour supporter de très grands courants 11

12 Propriétés Electriques
Structure Semi-conducteurs 2 nanotubes sur 3 Supportent jusqu’à un courant palier spécifique 12

13 Emission de champs Effet inverse du paratonnerre
Emission d’électrons par la pointe Grâce à l’application d’un potentiel Diamètre fin + tube long => Géométrie idéale! 13

14 Un petit bilan LES PROPRIETE ELECTRIQUES :
Un diamètre de l'ordre du nanomètre ( fois plus petit qu'un cheveux) Capacité d'émission d'électrons (émission de champ) Seuls matériaux qui peuvent être à la fois métalliques et semi-conducteurs Supportent forts courants 14

15 Un petit bilan PROPRIETE MECANIQUES : Une flexibilité exceptionnelle
Très léger (densité faible) Transmet très bien la chaleur (lié aux propriétés des liaisons carbone-carbone) Thermiquement aussi stables que les fils métalliques des micro puces! 15

16 Un petit bilan POINT NEGATIF : LE COÛT
Un gramme de nanotubes multi parois coûte 10€ (prix d'un gramme d'or) Un gramme de nanotubes mono parois coûte 1000€ (travail de purification très cher) 16

17 Applications Sport (Tennis/Golf/Voile/F1/Cyclisme/ Hockey/Moto…)
Au niveau des tenues: chaussures qui absorberaient mieux les chocs grâce à l’élasticité des nanotubes (dans du polyéthylène : 30% plus élastique!) Poids : alléger raquettes, clubs de golf, cadres de vélos, mats de voile… 17

18 Applications Leur solidité est aussi très appréciée
Remplacer de la fibre de carbone, dans la F1 Dans le tennis (raquettes) En voile (mats/cordages plus résistants) 18

19 Applications Remplacer le silicone des puces informatique (miniaturisation des puces électroniques) Remplacer les disques durs par des fils magnétiques de taille nanoscopiques pour un stockage d’information optimal. 19

20 Applications Remplacement à bas prix des écrans à cristaux liquides (avec meilleure qualité) Dissipation de chaleur (dans les équipements électroniques) grâce à la conductivité thermique Implantation d’électrodes médicales biocompatibles dans différents buts médicaux. (attention, cancer redouté par certains chercheurs) 20

21 Conclusion Une découverte d’avancée énorme dans la technologie
Bien que le coût de production soit très élevé L’avenir serait-il dans les nanotubes de carbone? 21