Matériaux de carbone greffés de chalcogènes

Matériaux, Génie chimique, Sciences et génie, Technologies propres et environnement, Énergie

BESOIN À COMBLER

Le graphène est un matériau aux propriétés physiques, mécaniques et électriques uniques. Il est habituellement fonctionnalisé par l’oxygène (oxyde de graphène – GO) ou sous une forme réduite appelée « oxyde de graphène réduit » (rGO). Ces processus impliquent plusieurs manipulations de prétraitement et de post-traitement. On observe souvent une grande variabilité dans le produit résultant, même en utilisant la même procédure. Les réactions requièrent généralement des conditions agressives, comme des produits chimiques nocifs, l’oxygène radicalaire, etc. Ces réactions modifient le matériau de façon irréversible par la fixation en surface de groupes fonctionnels, comme des fonctions hydroxyle, époxyde, etc.

PRÉSENTATION DE LA TECHNOLOGIE

L’équipe de recherche du professeur Martel a mis au point un processus de réaction en une seule étape réalisée dans une double ampoule de quartz remplie d’argon et scellée. L’une contient du graphène et l’autre, du soufre (le premier chalcogénure testé par l’équipe de recherche). L’ampoule est chauffée dans une étuve à une température comprise entre 100 et 450 °C pendant 12 à 24 heures. Le soufre se sublime au fur et à mesure que la température augmente, et réagit avec le graphène. Le graphène est chauffé à une température légèrement plus élevée que celle à laquelle est chauffé le soufre pour empêcher le soufre qui n’a pas réagi de se fixer au graphène. Tout le soufre qui traverse du côté du graphène forme des liaisons covalentes avec celui-ci. Il ne reste aucun atome de soufre libre après la réaction, et le soufre qui ne traverse pas de l’autre côté peut être récupéré et utilisé lors du prochain cycle de fonctionnalisation. Le procédé ne génère pas de résidus chimiques et offre un meilleur rendement que les méthodes classiques actuelles.

 

AVANTAGES CONCURRENTIELS

  • Le procédé ne nécessite aucune autre réaction ni aucun autre précurseur, et ne génère aucun résidu; par conséquent, aucune étape de purification ultérieure n’est nécessaire.
  • Le recours à des protocoles laborieux et à des conditions agressives qui génèrent de grandes quantités de résidus chimiques est diminué.
  • Le graphène-chalcogénure est hautement dispersible dans l’éthanol etles mélanges aqueux, qui peuvent être utilisés dans la fabrication de polymères ou de revêtements ou dans les encres d’impression3D.
  • Les batteries conçues avec ces matériaux sont légères, durables et propres, et offrent une durée de vie plus longue.

 

OCCASIONS D’AFFAIRES

  • Possibilité d’exploiter la technologie sous licence
  • Recherche de partenaires pour commercialiser la technologie

 

APPLICATIONS COMMERCIALES

  • Batteries
  • Biomédecine
  • Impression 3D
  • Semi-conducteurs
  • Supercondensateurs, biocapteurs
  • Cellules solaires

 

PROTECTION DE LA PROPRIÉTÉ INTELLECTUELLE

  • Phase nationale US2021179433 AA ; CA3109714 AA

PERSONNES RESSOURCES

Richard Martel

CHERCHEUR PRINCIPAL
Professeur, Département de chimie
Université de Montréal

Sébastien Prince-Richard

PERSONNE À CONTACTER
Directeur de projets,
Développement des affaires
Axelys
sebastien.prince-richard@axelys.ca