Le produit phare du graphène de l’UE a-t-il atteint ses objectifs sur 10 ans ?

Au printemps 2010, le physicien Jari Kinaret a reçu un e-mail de la Commission européenne. La branche exécutive de l’UE recherchait des propositions de scientifiques pour de nouveaux mégaprojets ambitieux. Connues sous le nom de produits phares, les initiatives se concentreraient sur les innovations susceptibles de transformer l’Europe paysage scientifique et industriel.

Kinaret, professeur à Université de technologie Chalmers en Suède, a examiné les premières propositions.

« Je n’ai pas été très impressionné », a déclaré l’homme de 60 ans à TNW. « Je pensais qu’ils pourraient trouver de meilleures idées. »

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En l’occurrence, Kinaret a eu sa propre idée : faire pousser du graphène. Il a décidé de soumettre le sujet pour examen.

Cette proposition a jeté les bases de la Produit phare du graphène: le plus grand programme de recherche européen jamais réalisé. Lancé en 2013 avec un budget de 1 milliard d’euros, le projet visait à faire connaître le « matériau miracle » au grand public d’ici 10 ans.

À la veille de cette date limite, TNW a parlé à Kinaret des progrès du projet au cours de la dernière décennie – et de ses espoirs pour la prochaine.

Le graphène débarque en Europe

Les scientifiques ont recherché la feuille unique d’atomes de carbone qui constitue le graphène depuis 1859, mais son existence n’a été confirmée qu’en 2004. La grande percée a été déclenchée par un produit étonnamment simple : le ruban adhésif.

Andre Geim et Konstantin Novoselov, deux physiciens de l’Université de Manchester, organisaient régulièrement des « expériences du vendredi soir », où ils exploraient des idées farfelues. Lors d’une de ces séances, du ruban adhésif a été utilisé pour extraire de minuscules flocons d’un morceau de graphite. Après avoir séparé à plusieurs reprises les fragments les plus fins, ils ont créé des flocons d’un seul atome d’épaisseur.

Les chercheurs ont isolé le graphène, le premier matériau bidimensionnel jamais découvert.

Le monde scientifique était en effervescence. Le graphène était le matériau connu le plus fin de l’univers, le plus solide jamais mesuré, plus souple que le caoutchouc et plus conducteur que le cuivre.

En 2010, Geim et Novoselov ont remporté un prix Nobel pour leur découverte. Le comité du prix a imaginé des applications infinies : écrans tactiles, panneaux lumineux, cellules solaires, satellites, météorologie et, euh, hamacs pratiquement invisibles pour chats.

Kinaret a reconnu le potentiel. Trois ans plus tard, il dirigeait une campagne européenne visant à faire passer le graphène du laboratoire au marché.

Hype versus réalité

La commercialisation du graphène n’allait jamais être simple. Des études suggèrent que les innovations prennent généralement entre cinq et sept décennies pour évoluer d’inventions à des produits avec des parts de marché importantes. L’évolution serait lente, mais les observateurs étaient déjà impatients.

En tant que directeur du Flagship, Kinaret a dû gérer de telles attentes. Lors des pourparlers, il se référait fréquemment à le cycle de battage publicitaire de Gartnerune représentation de la nouveauté les technologies évoluer.

La chronologie commence par une percée qui suscite l’enthousiasme des médias. Dans le cas du graphène, les journalistes ont rapidement affirmé que le matériau était destiné à remplacer le silicium.

« Le graphène ne peut pas remplacer le silicium », déclare Kinaret. « Le graphène est un semi-métal ; ce n’est pas un semi-conducteur.

Lorsque la réalité ne parvient pas à répondre à des attentes aussi exagérées, l’intérêt diminue et les investissements diminuent. Gartner décrit cette étape comme le « creux de la désillusion ». Le graphène semble être sorti de cette période périlleuse, en partie grâce à l’engagement à long terme de l’UE.

Les bailleurs de fonds qui restent ont tendance à être plus pratiques et persistants. Maintenant, leur objectif est l’adoption généralisée.

« C’est quelque chose que nous avons promis et livré.

Au départ, de nombreux partenaires commerciaux étaient économes avec leurs investissements. Une très grande entreprise européenne disposait d’un budget de seulement 20 000 € pour 30 mois – « juste assez pour acheter du café pour les personnes qui y travaillaient, mais pas vraiment assez pour faire quoi que ce soit de substantiel », se souvient Kinaret.

Pour accroître leur implication, le Flagship avait besoin de leur confiance, ce qui était difficile car les marques rivales devaient travailler ensemble. Nokia, par exemple, devrait collaborer avec Ericsson.

« L’une des dimensions de la confiance dont les gens avaient besoin était de croire que c’était réel », déclare Kinaret. « L’autre est que les participants devaient se faire confiance. »

La composition actuelle du Flagship suggère que la confiance est désormais assurée. La proportion d’entreprises est passée de 15 % à environ 50 % aujourd’hui. L’autre moitié sont soit des organismes de recherche, soit des universités.

Kinaret décrit la croissance de l’engagement industriel comme le développement clé du Flagship.

« C’est quelque chose que nous avons promis, et c’est quelque chose que nous avons livré », dit-il.

Du labo à l’usine

Environ 100 produits ont émergé du Graphene Flagship. La grande majorité sont des technologies interentreprises, telles que revêtement thermique pour voitures de course et écologique emballages pour appareils électroniques. Les produits de consommation ont été plus lents à se commercialiser.

Kinaret met en lumière quelques-uns de ses favoris. L’un est Qurvun spin-off espagnol qui fabrique des capteurs à base de graphène, que les voitures peuvent utiliser pour détecter les piétons dans le brouillard et la pluie.

«Il existe aujourd’hui des détecteurs qui font la même chose, mais ils peuvent coûter environ 500 $ chacun», explique Kinaret. « Les détecteurs de graphène pourraient coûter environ 1 $ chacun. Cela changerait totalement la donne dans ce secteur.

Un autre fait saillant pour Kinaret est Neuroélectronique Incerveau. La startup développe des implants à base de graphène capables de surveiller les signaux cérébraux et de traiter les troubles neurologiques.

Les appareils pourraient éventuellement stimuler le cerveau pour contrôler les tremblements causés par la maladie de Parkinson. Les électrodes traditionnelles peuvent y parvenir, mais elles sont beaucoup plus rigides que le graphène hautement flexible.

« Le cerveau est comme un morceau de gelée – il continue de bouger », explique Kinaret. « Si vous y mettez une électrode rigide, cela entraîne la formation de cicatrices.

Kinaret est également enthousiasmé par les perspectives de la science fondamentale. En 2018, les partenaires de Graphene Flagship ont révélé que plus de 2 000 matériaux peuvent exister sous une forme 2D. Tous ne sont pas stables, mais un certain nombre d’entre eux font l’objet de recherches actives.

« Vous pouvez fabriquer des matériaux supraconducteurs.

Certains chercheurs explorent ce qui peut être réalisé en empilant les substances en multicouches.

« Vous pouvez les faire pousser afin qu’il y ait un angle de torsion très spécifique entre les différentes couches, ce qui signifie qu’elles sont légèrement désalignées. Cet angle de désalignement est un nouveau paramètre très important », explique Kinaret.

« En ajustant cet angle de désalignement, vous pouvez fabriquer des matériaux supraconducteurs qui ont des propriétés optiques très intéressantes. Cela n’est exploré que depuis environ quatre ans, en termes de recherche fondamentale, et c’est encore assez loin des applications. Mais il offre des possibilités intéressantes pour futur.”

Mission accomplie?

Kinaret est fier des réalisations du Flagship. Il estime que l’initiative a dépassé ses objectifs par des marges importantes.

Les données semblent étayer ses affirmations. La Commission européenne vise à transformer chaque tranche de 10 millions d’euros investie en une seule demande de brevet. Le Flagship, dit Kinaret, a plus de 10 fois cette exigence. Les objectifs de publications scientifiques, ajoute-t-il, ont été dépassés par un facteur similaire.

Il reste encore des défis à surmonter. Dans l’électronique, par exemple, le graphène de haute qualité doit être transféré du substrat sur lequel il est développé et sur le système où il est utilisé. Le Flagship peut bien le faire manuellement, mais l’automatisation du processus à l’échelle industrielle s’est avérée plus difficile.

Néanmoins, Kinaret rappelle à l’équipe qu’elle doit rester positive.

« Les ingénieurs sont généralement des optimistes à court terme et des pessimistes à long terme », dit-il. « Ils s’attendent à ce que les progrès soient beaucoup plus rapides au départ qu’ils ne le seront, mais au final, ils sous-estiment les impacts des nouvelles technologies. »

À l’avenir, Kinaret s’attend à ce que l’Europe devienne une centrale électrique du graphène. Le Flagship a donné au continent une longueur d’avance sur les États-Unis dans la course vers le courant dominant.

Il admet cependant que les profanes se demandent encore ce qu’est et peut faire le graphène.

« Si nous arrivons à une situation où un « quoi ? a été remplacé par ‘et alors?’ parce que c’est devenu omniprésent ou grand public… alors nous l’aurons fait.