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Le graphène au cœur de nos futures technologies

Vous l’avez déjà remarqué, nos appareils électroniques sont de plus en plus compacts et légers. Un progrès en partie possible grâce à la miniaturisation des circuits électriques. Le revers de la médaille ? Ces appareils deviennent plus sensibles aux perturbations électromagnétiques.Le projet Graphene 3D, auquel participe Philippe Lambin du département de physique, vise à développer une solution pour protéger ces circuits. Une étude financée par le programme européen H2020 Marie-Sklodowska Curie depuis 2017.

Par leur proximité, les circuits au sein d’un appareil peuvent se perturber. Nous sommes capables aujourd’hui de protéger le cœur des circuits sensibles contre les perturbations électromagnétiques. La solution consiste à recouvrir le circuit d’une couche conductrice qui réfléchit les ondes, et les empêche ainsi de passer.

L’ennui est, qu’une fois réfléchie, ces ondes se répercutent sur d’autres appareils électriques. Aggravant de cette manière le problème de pollution électromagnétique.

« L’étape ultérieure est donc d’avoir des circuits qui résorbent les ondes. C’est pourquoi nous cherchons dans le projet Graphene 3D à concevoir un blindage électromagnétique, qui absorberait les ondes radios émises par d’autres appareils » indique Philippe Lambin, responsable du projet pour l’UNamur.

Un blindage imprimé en 3D

Seul partenaire belge du projet, l’UNamur collabore avec 9 autres institutions académiques et partenaires industriels sur cette problématique.

Le blindage qu’ils ont imaginé se forment de matériaux composites, fabriqués grâce à une imprimante 3D.  Ces matériaux sont composés de polymères (en particulier de l’acide polylactique et du polydiméthylsiloxane) et de quelques pourcents de nanomatériaux à base de carbone.

« Les polymères sont naturellement absorbants, ils font donc barrage aux ondes électromagnétiques. L’idée ici est d’ajouter à ces polymères des matériaux carbonés, comme des flocons de graphène et/ou des nanotubes de carbone. Avec comme effet de rendre le polymère conducteur » explique le Professeur Lambin.« Il existe déjà des firmes qui vendent aujourd’hui ce type de produit, mais la qualité n’est pas vraiment là. Ici, avec un coût de production équivalent, nos polymères sont d’une plus grande qualité ».

Contrer les ondes et la chaleur
 
Une grande partie du travail consiste dès lors à créer ces matériaux composites, à les imprimer et à les tester. A l’UNamur, les scientifiques planchent surtout sur la structure de blindage la plus adaptée.

« L’impression 3D permet de créer des figures très variés. Et selon leur géométrie, l’absorption varie. En clair, plus la couche entourant le circuit est pleine, plus l’absorption sera efficace. Mais cela consomme aussi un maximum de matériaux. On essaie donc de construire des structure creuses et poreuses, diminuant ainsi les coûts, avec des propriétés équivalentes à un matériau plein ».

Pour ce faire, les chercheurs de l’UNamur calculent en amont les propriétés des structures. Et vérifient ensuite leurs données en imprimant le matériau, puis en le testant sur des appareils de caractérisation électromagnétique.

Ces structures particulières ont le double avantage d’absorber les ondes électromagnétiques mais aussi d’isoler thermiquement les circuits les uns des autres.

Un workshop rassemblant les partenaires du projet s’est déroulé à l’UNamur en mai dernier.

Une solution aux multiples applications
 
Les scientifiques du projet ont déjà créé une trentaine d’échantillons de matériaux composites aux caractéristiques intéressantes.

« Nos résultats à ce jour se concentrent toutefois sur les structure 3D poreuses dites « ouvertes ». Nous devons encore étudier les structures « fermées ».

« Les deux restent efficaces au niveau de l’absorption électromagnétique. Mais les structures fermées ont l’avantage d’isoler davantage les circuits au niveau des échanges de chaleur » précise le physicien.

L’objectif final est de développer un prototype pour le monde industriel. Cette solution pourrait tout à fait être appliquée au circuit de guidage des avions, aux téléphone portables, ou encore aux équipements des hôpitaux.

 

The Graphene 3D project has received funding from the European Union's Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie-Sklodowska Curie grant agreement N° 734164.


 



Contact : Philippe LAMBIN - +32 (0)81 72 47 21 - philippe.lambin@unamur.be
Plus d'info : http://graphene3d.imbm.bas.bg/
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