Les tubes de carbone géants : le secret de l'armure de Batman ?

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Après les nanotubes de carbone et leurs propriétés miracles voici maintenant les tubes de carbone géants. Découverts par des chercheurs du Los Alamos National Laboratory et de l’Université de Fudan en Chine, ils permettraient de réaliser, par exemple, une armure légère et à l’épreuve des balles comme celle que l’on voit dans le nouvel opus de la série Batman : The Dark Knight.

On ne présente plus les nanotubes de carbone, leurs propriétés électroniques qui en font des candidats sérieux pour remplacer le silicium et leurs propriétés mécaniques qui pourraient permettre de réaliser un jour le rêve de l’ascenseur spatial.

En chauffant un mélange d’éthylène et de paraffine à 850 °C dans un tube en quartz, Huisheng Peng de l’Université de Fudan (Chine) et ses collègues du célèbre Los Alamos National Laboratory aux Etats-Unis ont obtenu non pas des nanotubes de carbone mais littéralement des microtubes, puisque ceux-ci ont un diamètre de 40 à 100 micromètres pour des longueurs de quelques centimètres. Tout naturellement, ces derniers ont été baptisés des tubes de carbone géants (colossal carbon tubes en anglais).


cliquez pour agrandir. Le chevalier noir et le Joker. Crédit : Warner Bross.

Très légers, ils pèsent environ 10 mg/cm³ et sont plus résistants à l’étirement que les fibres composées de nanotubes de carbone. Ils sont même 30 fois plus résistants que le Kevlar composant les gilets pare-balles de l’armée américaine. Le premier opus de Batman, Batman Begins, faisait explicitement référence au Kevlar comme composante de son armure, on peut imaginer que la version 2.0 dans le film à présent sur les écrans sera peut-être un jour réalisée avec ces tubes de carbone.


Les tubes de carbone au microscope électronique. Crédit : Huisheng Peng, LANL, et al

Des études au microscope électronique ont révélé que les parois des tubes, qui ont une épaisseur d’un micron, contenaient des pores de forme rectangulaire dont les dimensions variaient entre quelques centaines de nanomètres et quelques microns. En outre, à haute résolution, on a pu montrer avec la microscopie électronique en transmission que les parois avaient une structure en couches très similaire à celle du graphite. La distance entre couches déterminée par la diffraction de rayons x est d’ailleurs la même que dans le cas du graphite : 0,34 nm.

Comme leurs cousins les nanotubes de carbone, les tubes de carbone géants ont d’excellentes propriétés conductrices avec une valeur de 103 siemens/cm pour la conductivité à température ambiante, et comme cette dernière augmente avec la température, il s’agit même de semi-conducteurs.

Les chercheurs travaillent actuellement sur le processus de formation des tubes de carbone géants pour comprendre celui-ci et mieux le contrôler. Ils étudient aussi de multiples applications potentielles en micro-électronique, micro-mécanique et pour des véhicules légers et résistants.



La structure avec pores des tubes de carbone géants. Crédit : Peng et al.