Le graphène est doté de très nombreuses propriétés qui en font un matériau unique en son genre : plus dur que le diamant, il est aussi le matériau le plus fin et le plus léger qui soit, 200 fois plus résistant que l’acier et plus conducteur que le cuivre ; il est enfin transparent, déformable et sans reflet. Ce qui en fait sa particularité c’est qu’il couple trois propriétés essentielles : la transparence, la conductivité et la flexibilité.

C’est l’ensemble de ces propriétés qui poussent aujourd’hui nombres de chercheurs, de grands groupes et de jeunes start-up à trouver la méthode de production la plus fiable et la moins couteuse possible pour produire du graphène en grande quantité.

Les méthodes sont à la fois des méthodes mécaniques comme l’exfoliation qui consiste à détacher du graphite, à l’aide d’un ruban adhésif, les différentes couches successives de graphène répétant l’opération des dizaines de fois jusqu’à obtenir la couche la plus fine possible. Ou encore la méthode par épitaxie qui consiste à produire du graphène à partir de carbure de silicium[1].

Mais il existe également des méthodes synthétiques. En 2011, des chercheurs américains annonçaient avoir découvert un procédé simple, écologique et économique en brûlant du magnésium pur dans de la neige carbonique. D’autres en développant des méthodes plus fantasques. Plus près de nous, à Mérignac, une spin-off émanant du Centre de Recherche Paul Pascal du CNRS, Carbon Waters, a réussi à produire du graphène par « super-exfoliation ». Le procédé mis en place permet d’obtenir des nanomatériaux de très grande qualité et sans additif : l’eau de graphène. En effet, contrairement aux autres méthodes d’extraction qui n’arrivent pas à conjuguer haute qualité et coût raisonnable, la méthode issue de 15 années de recherche et du dépôt de 3 brevets permet d’obtenir des résultats prometteurs. Certaines entreprises (Graphenano, Graphmatech ou Graphene Frontiers) produisent un graphène pauvre en défaut (moins de 0,5%) mais très cher car il nécessite des moyens de production couteux, en utilisant la méthode CVD. D’autres, en utilisant la méthode RGO obtiennent un graphène de qualité médiocre mais beaucoup moins cher (Vorbeck, Graphenea).

Si aujourd’hui nous assistons à une véritable course à la production de graphène, c’est que ses propriétés uniques offrent des perspectives commerciales très fortes. Les espoirs sont tels qu’en 2013, l’Union Européenne a retenu le graphène comme sujet d’un FET Flagship doté d’1 milliard d’euros avec pour objectif d’accélérer la mise au point et la commercialisation d’applications de ce matériaux prometteur. L’Université de Manchester a, de son côté, lancé le National Graphene Institute, véritable paquebot amiral alliant recherche fondamentale, recherche empirique et transfert de technologies vers les entreprises nationales et internationales partenaires. Dans le cadre du Graphene Flagship, une équipe de chercheurs de l’École polytechnique Chalmers en Suède a mis au point un photodétecteur en graphène capable de détecter des ondes de l’ordre du Terahertz, chose qu’aucun autre capteur n’est en mesure de faire. Ce photodétecteur pourrait permettre l’accélération du développement de la technologie 5G, renforcer la « vision » des voitures autonomes, notamment en situations délicates mais aussi d’évaluer les évolutions des plaies à travers les bandages et pansements.