Du graphène pour renforcer les céramiques


Ou comment des chercheurs s’inspirent d’un phénomène naturel dans la nacre des coquillages pour rendre un matériau moins fragile.

Les céramiques, traditionnelles ou de haute technologie, partagent toutes le même défaut, leur fragilité. Pour y remédier, des chercheurs du laboratoire Matériaux : ingénierie et science1CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1/INSA Lyon, en collaboration avec les universités londoniennes Queen Mary et Imperial College ont mis au point de nouvelles céramiques multifonctionnelles, plus résistantes et capables de diagnostiquer leur endommagement interne à tout moment sans avoir à prélever d’échantillon.

Le secret de ce nouveau matériau réside dans la présence d’un réseau de graphène – unique couche d’atomes de carbone – dont la conductivité électrique est amoindrie lorsqu’il est altéré par une fissure de la céramique. En mesurant la conductivité du matériau, on peut alors savoir si celui-ci est détérioré.

La présence du graphène renforce par ailleurs la solidité de la céramique. Quand une fissure apparaît, elle est déviée par le réseau d’atomes de carbone. Ce chemin tortueux l’empêche de se propager facilement dans le matériau et réduit ainsi le risque de cassure brutale. Cette stratégie s’inspire du phénomène qui a lieu naturellement dans la nacre des coquillages, particulièrement robuste.

Ces travaux pourraient un jour trouver des applications dans tous les domaines où les céramiques sont soumises à rude épreuve, depuis l’industrie aérospatiale jusqu’aux implants biomédicaux.

Nature Communications, 2017