Centre d’Élaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales (UPR 8011)


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Carbones nanostructurés

Pour le sous-groupe Carbones, les travaux ont concerné trois axes principaux, essentiellement sur les carbones, mais aussi associés à des travaux sur les semi-conducteurs et les matériaux magnétiques : (1) synthèse et propriétés de nanocarbones individuels ; (2) synthèse et propriétés collectives de nanocarbones ; (3) carbones massifs et mécanismes de comportement à l’échelle nanométrique.

Pour l‘étude des mécanismes de synthèse et de dopage électronique de nanotubes (coll. CIRIMAT et LPCNO/INSA de Toulouse et RICE/Houston-USA), ces études sont à l’origine du concept qui a conduit au projet ANR EdgeFiller (2016-2021). Ce projet s’intéresse à l’étude électronique de nanotubes extra-larges aplatis en rubans et dopés.
Le deuxième axe a concerné la synthèse d’ensembles de nanotubes de carbone hétérosubstitués par B et/ou N en collaboration avec le LAPLACE et l’ENSIACET. Dans des matrices polymères ou métalliques, avec nos partenaires du CIRIMAT/Toulouse et de l’IPREM/Pau, nous avons étudiés les mécanismes de dispersion et diffusion. Par ailleurs, dans le cadre du projet nanoDesk, des nanocarbones ont été caractérisés (microscopie, diffraction rayon X, distribution de tailles, propriétés physiques) (voir les Faits Marquants . L’objectif du projet est de proposer une plateforme en ligne qui permet aux futurs utilisateurs industriels une aide pour la fabrication sécuritaire de nouveaux matériaux composites à base de nanomatériaux. Pour la partie graphène, en plus des collaborations avec le CRPP (Bordeaux) ou l’ENSIACET, il convient de mettre en avant le travail pionnier de 2019 : il s’agit de l’étude optique et structurale de films de diamanoïdes (nouveaux matériaux dérivés du diamane) obtenus par hydrogénation à basse pression et basse température de graphènes en collaboration avec le Nanoscience Laboratory de la PUCMM (République Dominicaine). Par ailleurs, la collaboration avec le groupe de R. Ruoff (UNIST, Coré du Sud) a conduit à un joli travail (ondes stationnaires, conductivité thermique et spectroscopie Raman) grâce à une combinaison de compétences. Les nanotubes de carbone ont aussi été incorporés à des électrodes, alimentant la collaboration avec IIT Madras/Inde pour des cellules de piles à combustibles.
Le troisième axe a consisté à réaliser un travail de fond sur les mécanismes de carbonisation et graphitation pour répondre à des problématiques qui se posaient depuis parfois des décennies sur la base de caractérisations par spectrométrie Raman, diffraction électronique, et diffraction des rayons X (collaboration large en interne et avec Polytechnique-Montréal).

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