Réseaux électriques : l'innovation à base de carbone qui pourrait tout changer

Cela fait déjà longtemps que les propriétés des fibres de nanotubes de carbone, qui sont des cylindres microscopiques infiniment plus fins qu'un cheveu mais extrêmement robustes, en font les candidats parfaits pour accélérer l'électrification. Mais, jusqu'ici, leur conductivité était insuffisante pour offrir une alternative industrielle réaliste aux matériaux traditionnels.

Décrite dans un article publié dans la revue Science, cette innovation - fruit de la collaboration entre des chercheurs de l'Institut des Matériaux IMDEA, de l'Université Polytechnique de Madrid (UPM) et de l'Université de Saragosse - pourrait révolutionner le câblage des véhicules électriques, des drones et des aéronefs, en promettant des gains d'autonomie très importants.

Des nanotubes de carbone à haute conductivité

En mettant à profit les équipements du Laboratoire de Microscopie Avancée (LMA) de l'Université de Saragosse, les chercheurs ont réussi à produire des fibres de nanotubes de carbone présentant une conductivité à température ambiante atteignant 24,5 MS/m (mégasiemens par mètre), soit près de la moitié de celle du cuivre, mais pour un poids six fois inférieur à leur équivalent métallique.

Pour réussir cet exploit, ils ont employé une technique inédite appelée « intercalation en phase gazeuse » qui consiste à injecter du tétrachloroaluminate (AlCl₄) entre les fibres de nanotubes de carbone. Sans que cela ne perturbe leurs propriétés mécaniques exceptionnelles, et sans alourdir la structure, ce matériau a agi comme un puissant dopant à l'échelle atomique, en multipliant leur conductivité électrique par 17.

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De cette manière, cette innovation présente des niveaux de conductivité qui répondent aux exigences industrielles, qui dépassent même largement ceux du cuivre à performance égale.

Les réseaux électriques de demain

À terme, les fibres de nanotubes de carbone pourraient jouer un rôle clé dans l'électrification des transports, qu'il s'agisse des véhicules électriques, des drones ou des aéronefs, car chaque gramme économisé offre une meilleure autonomie. En remplaçant les câbles en cuivre, un métal particulièrement lourd comparativement à d'autres, la légèreté ainsi acquise apporterait des gains d'efficacité énergétique extrêmement importants.

Cette technologie est également prometteuse pour les lignes à haute tension, car les fibres de nanotubes de carbone permettent de produire des câbles électriques aériens cinq fois plus résistants et deux fois plus légers.