Nanocarbones et liquides ioniques: des connaissances fondamentales aux applications en technologies durables – CLINT

Nanomatériaux de carbone en zéro, un et deux dimensions sont des sujets exploratoires en nanotechnologies, sciences des matériaux, dispositifs électroniques, électrochimiques ou optiques, pour ne citer que quelques applications potentielles et actuelles. Bon nombre de processus chimiques et physiques impliquant des nanomatériaux de carbone pourraient bénéficier de leur mise en solution, pour leur synthèse, préparation, purification ou transfert sur des substrats. Mais l'exfoliation des nanotubes ou de feuillets de graphène et leur stabilisation en suspensions ne sont pas encore suffisamment bien compris en termes des concepts fondamentaux de la chimie physique colloïdale et interfaciale, entravant ainsi le développement d'applications à grande échelle. Dans des dispositifs électrochimiques, les phases liquides d'intérêt sont tes électrolytes, aqueux ou organiques. Les milieux conventionnels ne sont pas nécessairement appropriés pour la conception de piles à combustible et de cellules solaires. Ici, les liquides ioniques à température ambiante ont un certain nombre d'avantages, tels que la haute densité de charges, une bonne stabilité chimique ou thermique, l'absence de volatilité, une grande fenêtre électrochimique et un recyclage aisé.

L'objectif principal de cette proposition est d'améliorer la compréhension actuelle des interfaces entre les liquides ioniques et de nano-objets de carbone, ouvrant des possibilités pour pour l'application de ces matériaux et solvants prometteurs. Leur utilisation efficace nécessite l'établissement de relations entre la structure et les interactions moléculaires, et les propriétés qui en découlent.

Ce projet est organisé en deux types de tâches: des tâches préparatoires pour mettre à disposition des matériels et méthodes, et puis des tâches centrées sur l'étude des systèmes nanocarbones-liquides ioniques. Arguments disciplinaires et méthodologiques nous ont conduit à définir une tâche expérimentale concernant la préparation des matériaux nanocarbones et la synthèse de liquides ioniques spécifiques. La deuxième tâche de préparation consiste en de la synthèse in silico, c'est à dire, la construction de modèles d'interactions moléculaires. Les résultats de ces deux tâches seront employés dans trois tâches dédiées à la compréhension physico-chimique. Nous avons choisi d'organiser ces trois tâches par la dimensionnalité des nanocarbons pour plusieurs raisons, y compris la reproductibilité des matériaux, les spécificités des méthodes expérimentales et de simulation nécessaires, ainsi que les types d'application envisagée (qui orientent vers l'étude plus détaillée de certaines propriétés).