La raison en est que le cuivre et l'aluminium atteignent leurs limites, et que de nouvelles solutions sont donc recherchées pour pallier cette pénurie, à un moment où le marché de l'électricité est plus en vogue que jamais en raison de l'essor de l'électronique, des énergies renouvelables et de la mobilité électrique.
Dans ce contexte, les nanotubes de carbone apparaissent comme une option prometteuse en raison de leurs propriétés : « Les nanotubes de carbone sont considérés depuis longtemps comme des éléments de base idéaux pour la fabrication de conducteurs électriques, en raison de leur combinaison de faible densité et d'excellentes propriétés électriques, thermiques et mécaniques », explique Javier Llorca, chercheur au Département des sciences des matériaux de l'Université polytechnique de Madrid (UPM) et directeur scientifique d'IMDEA Materials, une autre des institutions participant à l'étude.
Cependant, jusqu'à présent, ils n'avaient pas atteint les niveaux de conductivité électrique nécessaires pour constituer une véritable alternative à l'échelle industrielle aux matériaux traditionnels, notamment au cuivre et à l'aluminium.
Pour la première fois, un projet impliquant des chercheurs de l'UPM a permis de développer des nanotubes de carbone qui surmontent ces limitations, atteignant une conductivité électrique supérieure à celle du cuivre et une résistance supérieure à celle de l'acier.
Image de microscopie électronique à transmission à haute résolution montrant la section de nanotubes de carbone (à gauche) et les atomes de Cl et d'Al pris en sandwich entre les nanotubes de carbone (à droite).
« Ces limitations ont été surmontées grâce à un procédé de fabrication à grande échelle permettant le dopage d'une fibre de nanotubes de carbone avec du tétrachloroaluminate (AlCl₄). Cette molécule s'intercale entre les nanotubes de carbone qui constituent la fibre sans en altérer les propriétés mécaniques. Toutefois, le transfert de charge des atomes de carbone vers les ions chlorure entraîne une augmentation de la conductivité électrique jusqu'à 24,5 MS/m (mégasiemens par mètre), soit près de la moitié de celle du cuivre, pour une densité six fois inférieure », explique le chercheur de l'UPM.
Applications dans les véhicules électriques, les drones et les aéronefs
L'importance de ces travaux, publiés dans la prestigieuse revue internationale Science, réside dans le fait que les propriétés obtenues pour les nanotubes sont « particulièrement pertinentes pour l'électrification des transports, qu'il s'agisse de véhicules électriques, de drones ou d'aéronefs, qui nécessitent un grand nombre de conducteurs avec la plus faible densité possible et présentent également un grand potentiel pour les câbles électriques aériens, dont les performances sont généralement limitées par leur propre poids », concluent les auteurs de cette recherche.
Outre l'UPM, des chercheurs d'IMDEA Materials et de l'Institut de nanoscience et des matériaux d'Aragon (un centre commun entre le CSIC et l'Université de Saragosse) ont participé à la recherche.
Référence : AI de Isidro-Gómez, V. Vassilev-Galindo, A. Mikhalchan, M. Peláez-Fernández, J. LLorca, R. Arenal, JJ Vilatela. Fibres de nanotubes de carbone intercalées présentant une conductivité électrique spécifique supérieure à celle des métaux. Science, 392 (6796) 395-400, 2026
