Sixième élément du tableau périodique, le carbone est le composant principal de n’importe quelle forme de vie connue. Il existe naturellement sous deux formes : le diamant et le graphite. Dans la vie de tous les jours, c’est le graphite qui s’impose. D’une couleur noire profonde et ayant une structure très friable, il est connu pour être le composant principal du charbon, lui même issu de la carbonisation d’un matériau organique (eh oui, tout est lié). Dans la cuisine, c’est bien le charbon (qui résulte de la carbonisation du pain) qui, mélangé avec la mie, donne sa couleur marron aux toasts.
La noirceur du graphite est d’ailleurs un atout considérable pour nos amis les artistes. En effet, le graphite est aussi dans toutes vos mines de crayons. Utilisé depuis 4 000 ans av. J.-C. pour la peinture ou le dessin, ce n’est qu’en 1789 que le géologue A.G. Werner lui donnera son nom en s’inspirant du grec ancien graphein « dessin ». C’est donc le fondateur du dessin et de l’écriture, autrement dit du savoir de l’Humanité. Rien que ça. Pour l’anecdote, c’est le français Nicolas-Jacques Conté qui a inventé le crayon moderne en 1795, dont la mine mélange le graphite avec de l’argile, réduisant alors l’importation coûteuse du graphite en France.
Au niveau microscopique, le graphite est composé d’atomes de carbone répartis en plaques épaisses d’un seul atome, et superposées les unes sur les autres. Les liens qui unissent les atomes au sein des plaques sont très forts, alors que ceux qui lient les atomes inter-plaques sont beaucoup plus faibles. Cela explique pourquoi il est très facile d’effriter du graphite. Mais alors, que se passe-t-il si l’on isole une seule plaque de ce graphite ? Cela donne du graphène, un des matériaux les plus exceptionnels du catalogue. C’est le matériau le plus conducteur jamais fabriqué et le plus solide jamais testé ; il a d’innombrables applications théoriques comme son utilisation dans des écrans tactiles souples ou même dans un ascenseur spatial. Selon les scientifiques, c’est le matériau du futur.
Mais ce n’est pas tout. Si on prend une plaque de graphène et qu’on colle les deux bouts pour en faire un cylindre, on obtient des nanotubes de carbone. Avec une solidité comparable à celle du graphène, ils sont fabriqués pour la première fois en 1991 et sont depuis prisés pour leurs propriétés mécaniques.
Finalement, avec toutes ces formes de carbone, sans oublier les quelques 25 autres formes non citées, c’est un vrai terrain de jeu qui s’ouvre aux scientifiques et sans aucun doute une promesse d’un futur excitant. Toutefois, le charbon est responsable de 45% des émissions de CO2 : c’est donc un outil merveilleux, mais qu’il faut savoir utiliser avec parcimonie.
Théophile GREZES