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2015 - 2018 : N° FEDER : AV3734

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Programme Nouveau chercheur "FluoGIL FluoroGraphene par Induction Laser"

- durée du projet : 36 mois

- Porteur  : N. BATISSE

- Montage Financier :

  • Participation FEDER : 54 000 €
  • Participation Région : 20 000 € (équipement), 16 000 € (post-doctorant)

En combinant des propriétés exceptionnelles telles que mécaniques, électriques, ou thermiques, le graphène, monofeuillet bidimensionnel de carbone, a ouvert la voie à de nouvelles perspectives dans des domaines aussi variés que l’électronique ou le stockage de l’énergie, et se trouve être, à l’heure actuelle, un des matériaux les plus étudié. Ses analogues et particulièrement le fluorographène, connaissent un essor plus modéré en raison des difficultés à les synthétiser et les mettre en forme.

Dans le cadre du projet FluoGIL (FluoroGraphène par Induction Laser), une étude en trois temps visera à synthétiser par exfoliation de graphite fluoré, à induire la microstructuration et à permettre la fluoration spatialement sélective, de fluorographène et/ou de graphène en introduisant le concept commun d’induction ou d’initiateur de réaction par une source laser à impulsions femtosecondes.

Le premier volet de cette étude sera consacrer à la synthèse de fluorographène, et par extension de graphène, à partir de graphite fluoré grâce à l’exfoliation par choc laser induit par des impulsions ultrabrèves. Les intérêts de cette voie de synthèse résident dans l’obtention de feuillets présentant moins de défauts structuraux, à la chimie de surface mieux contrôlée et sans présence d’impuretés grâce à la modulation fine permise par une source laser sur les paramètres critiques d’exfoliation (notamment le contrôle de l’énergie minimale requise pour dissocier les feuillets).

Le deuxième temps de ce projet sera consacré à la microstructuration des matériaux graphéniques préalablement synthétisés, par ablation laser femtoseconde. En adoptant des conditions d’irradiation laser plus drastiques que pour l’exfoliation, des films de fluorographènes ou de graphène seront microstructurés selon des géométries définies. Ceci afin d’irriguer les deux cibles applicatives de ce projet que sont la réalisation de microsupercondensateurs à base de graphène et la création de surfaces à propriétés hydrophobes ou tribologiques.

Enfin, la troisième partie de ce projet sera dévolue à l’introduction d’une nouvelle approche de la fluoration directe en initiant la réactivité du fluor moléculaire avec une matrice carbonée (le graphène, dans le cas présent) par des impulsions laser afin d’aboutir au concept de fluoration spatialement sélective, et ce, par une méthode directe. L’intérêt de cette méthode est de pouvoir créer des surfaces de graphène présentant des gradients de taux de fluor greffés sur une même surface. Le système de microfabrication assisté par une source laser à impulsions femtosecondes que nous avons développé est fonctionnel depuis avril 2016.