Des carapaces de crabe pourraient ouvrir la voie à une électronique durable

À mesure que l’industrie de l’électronique grand public continue de croître, la demande de matières premières et de métaux utilisés pour fabriquer des composants électroniques augmente également. Des scientifiques à Université d’Osaka ont découvert une alternative durable à ces ressources limitées dans un endroit inattendu : des carapaces de crabe.

Les chercheurs ont développé un matériau nanocarboné destiné aux applications électroniques, à base de chitine, l’un des biopolymères naturels les plus importants que l’on trouve en abondance dans les carapaces de crabe.

Selon les experts, les matériaux nanocarbonés sont très prometteurs pour une utilisation dans les appareils électroniques. Ceux dotés de structures tridimensionnelles (3D) poreuses fournissent des réseaux efficaces pour le transport de charges ainsi que d’électrolytes et de réactifs.

Le flux d’énergie à travers les matériaux nanocarbonés peut être rendu encore plus efficace grâce à l’ajout d’imperfections – appelées défauts – sous forme d’azote et d’autres éléments chimiques.

Des matériaux nanocarbonés poreux ont déjà été développés à l’aide de polymères synthétiques et de biomasse pour le stockage d’énergie, la détection et l’électrocatalyse. Cependant, beaucoup de ces matériaux ont été conçus avec des ressources non renouvelables ou nécessitent plusieurs étapes pour préparer le réseau et introduire les défauts.

Les chercheurs ont maintenant développé des matériaux nanocarbonés poreux défectueux en 3D grâce à la simple pyrolyse, ou décomposition thermique, du papier nanofibre de chitine. La chitine est un candidat idéal pour l’ingénierie des matériaux électroniques car elle contient des atomes d’azote et agit comme sa propre source de défauts.

« Nous avons pu contrôler diverses propriétés des matériaux nanocarbonés finaux en pyrolysant le papier de nanofibres de chitine à différentes températures », a déclaré Luting Zhu, premier auteur de l’étude. « La structure des pores, la surface spécifique et la résistivité électrique variaient toutes en fonction de la température de pyrolyse, nous fournissant ainsi un moyen utile d’ajuster le matériau pour des applications spécifiques. »

Les papiers de nanofibres de chitine pyrolysés ont été utilisés avec succès comme photocapteurs – présentant une résistance moindre lorsqu’ils sont exposés à la lumière. Ils se sont également révélés efficaces en tant qu’électrodes de supercondensateur, avec une capacité à stocker une charge électrique supérieure à celle de nombreux autres matériaux nanocarbonés. Cela indique que les papiers à base de nanofibres de chitine présentent un grand potentiel d’utilisation dans le stockage d’énergie.

« Afin de traduire les résultats de laboratoire en produits ayant un impact significatif dans le monde réel, il est important de rationaliser les processus, c’est pourquoi nous sommes enthousiasmés par notre traitement simple par pyrolyse », a expliqué le co-auteur de l’étude, Hirotaka Koga. « De plus, notre utilisation réussie d’une ressource renouvelable qui est généralement considérée comme un déchet démontre la viabilité de l’électronique durable. »

L’étude est publiée dans le Journal de chimie des matériaux C.

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Par Chrissy Sexton, Espèces-menacées.fr Rédacteur