Bien que les aérogels de graphène présentent des propriétés avantageuses telles qu’un poids extrêmement faible, une porosité élevée et une bonne conductivité électrique, les ingénieurs qui ont tenté de les utiliser pour développer des capteurs de pression ont rencontré certaines difficultés.
Crédit image : Nano Lettres 2024
Plus précisément, bon nombre de ces matériaux ont une microstructure intrinsèquement rigide, ce qui limite leurs capacités de détection de déformation. Des chercheurs de l’Université Xi’an Jiaotong, de l’Université de Northumbria, de l’UCLA, de l’Université de l’Alberta et d’autres instituts ont récemment introduit une nouvelle stratégie de fabrication pour synthétiser des métamatériaux d’aérogel afin de surmonter cette limitation. Cette stratégie permet de fabriquer un métamatériau d’aérogel durable à base d’oxyde de graphène qui présente une sensibilité remarquable au toucher et au mouvement humain.
La stratégie de l’équipe pour fabriquer des métamatériaux à base d’oxyde de graphène repose sur deux étapes clés : l’utilisation d’une technique de déshydratation appelée lyophilisation et un processus de traitement thermique appelé recuit.
Les scientifiques ont expliqué que la pré-solution contient également un produit chimique spécifique qui agit comme une « colle » de graphène pour construire la section transversale de type nid d’abeille et que la configuration structurelle de la section transversale sur le plan dédié a été réalisée par recuit thermique, qui peut être ajusté. par micro-/nano-mécanique. Grâce à cette stratégie simple, la section transversale déformée aurait été obtenue lors du premier essai.
À l’aide de la stratégie de fabrication proposée, l’équipe a synthétisé un métamatériau d’aérogel de chitosane réticulé anisotrope et d’oxyde de graphène réduit (CCS-rGO). Ce matériau s’est avéré présenter une hyperélasticité directionnelle remarquable, une durabilité extraordinaire, d’excellentes performances mécaniques et électriques, une longue plage de détection et une très haute sensibilité aux stimuli de 121,45 kPa-1.
L’équipe de recherche mène actuellement d’autres études visant à développer des métamatériaux prometteurs pour diverses applications technologiques. À l’avenir, la stratégie de fabrication proposée pourrait contribuer à la synthèse de métamatériaux supplémentaires d’aérogel à base d’oxyde de graphène, ce qui pourrait faire progresser les interfaces homme-machine pour les soins de santé et les prothèses avancés.
Une autre piste de développement de tels capteurs concerne l’énergie éolienne. L’équipe examine le potentiel de l’application de ses recherches sur les matériaux et les capteurs dans le cadre de l’action COST CA23155 récemment récompensée par l’UE, pour faire progresser la nouvelle tribologie océanique. Ce projet se concentre sur l’énergie éolienne offshore, qui contribue à l’objectif mondial de zéro émission nette et de durabilité.
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