Un obstacle pour batteries basés sur magnésium surmonté ?

La recherche dans le domaine de batteries est intensive et des progrès sont rapportés presque quotidiennement. Une grande partie a le but d’améliorer les batteries lithium-ion existantes mais d’autre chemines ne manque pas. Comme observateur et peu instruit en électrochimie il est difficile d’évaluer les progrès. De plus, les rapports se concentrent suivant sur seulement un de tous les qualités qui doit avoir une batterie fonctionnelle, par exemple :

Haut densité d’énergie

Résistant à des nombreux rechargements

Résistant à haut courants pendant chargements rapides

Faible risque d'incendie

Prix bas

Le magnésium pourrait potentiellement remplacer le lithium. Il est une matière moins chère et la densité d’énergie est potentiellement 2 fois plus importante que ce de le lithium. Le problème est que quand chargé le magnésium produise des réactions irréversibles.

Des chercheurs du Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory (NREL), expliquent maintenant qu’ils ont réussi à surmonter ce problème en revêtant l’électrode avec un couche de polyacrylonitrile, (un polymère), mélangé avec un sel de magnésium. Selon les chercheurs cette couche protectrice a permis plusieurs cycles de rechargement. (Pour des applications en véhicules il faut que la batterie puisse supporter autour de 1000 cycles avec moins de 20% pertes de capacité).

Le graphène rend du béton super fort

80 % de calcaire et 20 % d’argile sont les ingérences classiques du ciment. Quand chauffé ensemble à une très haute température, d'environ 1 450 °C, ils forment un produit poudreux, du ciment. Le béton est un mélange de ciment, sable et l’eau qu’après un certain temps de solidification forme un matériau très dur.

Cependant, que le béton soit dur ne signifie pas qu’il supporte beaucoup de forces de traction. Ces forces apparaissent typiquement sur la face inférieure des poutres chargées avec le résultat que des fissures apparaissent.

Le fait que le béton ne résiste pas à ces forces rend nécessaire de le fortifier avec des fers à béton. C’est la technologie courant mais elle n’est pas sans faille. Quand, l’eau entre dans des fissures elle commence à lentement rouiller ces fers.

Le coût pour réparations de ces dégâts est énorme. En raison de cette rouille on estime que le montant dans des nombreux pays correspond à 4% de leurs PIB, à l'exception du Japon, qui a analysé le problème et utilise un type de fer plus résistant.

Peut-être pourrions-nous dans l’avenir arrête ce gaspillage en utilisant du graphène au lieu de fer. Le graphène consiste à une seule couche d'atomes de carbone. Il partage des nombreuses caractéristiques avec le graphite mais les atomes forment des hexagones, ce qui le rend extrêmement fort, léger et flexible. Une feuille d'un mètre carré ne pèse que 0,77 mg.

C’est qu’a fait des ingénieurs de l'Université d'Exeter. Leur béton est 2 fois plus résistant et 4 fois plus hydrophobe. À part que des constructions conventionnelles dureraient plus longtemps, il serait peut-être aussi possible de l’utiliser pour des nouveaux domaines, par exemple bateaux. Le grand interrogatoire est naturellement le prix.   

La production de béton est l'une des plus grandes sources d'émissions de CO2 et un avantage majeur de ce béton renforcé est la possibilité de les réduire radicalement.

« Avec l'ajout du graphique, nous pouvons réduire de 50% la quantité de matériau requise, ce qui entraîne une réduction significative de 446 kg par tonne d'émissions de CO2 », a déclaré le professeur Monica Cracium.

Le prochain défi pour l'équipe d’Exeter est de rendre une fabrication sur l'échelle industrielle possible.

Un lit de clous de graphène qui tue les bactéries

Des chercheurs de l'Université Chalmers de Göteborg ont réussi à créer un tapis de clous minuscules de graphène avec des pointes de 60 à 100 nm en hauteur. Lorsqu’une bactérie entre en contact avec ces aiguilles la membrane protectrice est perforée et elle meure. Par contre, les cellules humaines, qui sont significativement plus grandes, ne subissent aucun dégât notable.

La prochaine étape sera de d’étudier si ces aiguilles peuvent être utilisées comme couches protectrices sur cathéters et implants médicaux. Ensuite, suivront expérimentations sur animaux.

L'un des défis est de produire une couche stable et sûre. Il faut que les petites flocons de graphène ne desserrent pas, car en flottant libre dans le corps humaine ils peuvent potentiellement faire des dégâts.

Des études antérieures ont montré que graphène peut avoir un effet bactéricide. L’astuce utilisée dans cette expérience a été de créer des structures verticales. Cependant, une méthode de fabrication en grand échelle est toujours cherché.

Source : Advanced Materials Interfaces.