Découverts en 1991, les nanotubes de carbone sont le fer de lance de la nanotechnologie.
100 000 fois plus fin qu'un cheveu, un nanotube de carbone est 100 fois plus résistant
et 6 fois plus léger que l'acier. On dit qu'un nanotube de carbone étiré depuis
la Terre jusqu'à la stratosphère (12 km de long) supporterait le poids de la planète.
Pour les scientifiques, il s'agit donc bien là du
matériau le plus solide jamais
construit.
Ses avantages ne s'arrêtent pas là : il est aussi souple et conducteur, possède
d'extraordinaires propriétés thermiques, électroniques et mécaniques. Ce qui en
fait un matériau particulièrement prisé des sportifs : on en trouve déjà dans
les raquettes de tennis, les clubs de golf, les cadres de vélo, ou les carrosseries
de formule 1.
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| Le nanotube est une feuille de graphite formée d'atomes
de carbone et enroulée sur elle-même comme un cigare. Les atomes sont disposés
en réseau hexagonal, en nid d'abeilles, et à chaque extrémité se trouve une demi-molécule
de fullerène (une molécule est constituée de 60 atomes de carbone pour un diamètre
d'environ 0,7 nanomètre). Image © Piotr
Rotkiewicz |
"C'est la fibre de carbone ultime" souligne Jean-Paul Salvetat, physicien
au centre de recherche de la matière divisée (CNRS) "on conserve tous les avantages
sans les inconvénients". Alors que la fibre de carbone est fragile, la nanotube
de carbone, constitué d'une seule molécule, jouit d'une cohésion atomique parfaite.
Et alors que la fibre de carbone se casse dès qu'on la courbe, le nanotube peut
s'enrouler et même se tisser !
Le nanotube sous toutes ses formes
Même en mélange, on peut profiter de toutes ses avantages : ajouter 3% de nanotubes
à un caoutchouc synthétique multiplie par 10 sa rigidité. Les nanotubes sont aussi
utilisés en poudre. Comme la surface de contact avec l'air est très grande (plusieurs
centaines de mètres carrés par gramme), on envisage de l'utiliser pour le stockage
de gaz (batteries de voitures à hydrogène), la catalyse chimique, ou le filtrage
de polluants.
Les nanotubes ont aussi des applications dans l'électronique. Selon l'angle
d'enroulement du feuillet de graphite, ils se comporte soit en conducteurs d'électricité
soit en semi-conducteurs. Un câblage de nanotubes supporte ainsi des densités
de courant 1000 fois supérieures à celle du cuivre.
Des écrans plats de nanotubes
Demain, des écrans de nanotubes remplaceront peut-être nos télés LCD et plasma.
Des chercheurs du CEA ont réussi à fabriquer un écran plat de télévision en faisant
pousser un nanotube en face de chaque pixel de l'écran. Le nanotube conduit les
électrons directement au bon endroit. Sa production industrielle est d'ores et
déjà lancée : Applied Nanotech a formé en 2003 un consortium avec Canon pour le
développement d'écrans à émission de champ de nanotubes.
Bref, le nanotube de carbone n'a pas fini de nous étonner : des chercheurs
de l'université du Kentucky ont découvert qu'on pouvait faire passer de l'eau
10 000 à 100 000 fois plus vite dans des membranes de nanotubes. D'autres ont
réussi à fabriquer une surface plus adhésive qu'une patte de lézard (un modèle
pour les scientifiques) en tapissant une surface polymère de "poils" de nanotubes.
