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Les nanotubes de carbone dans les écrans du futur
Groupe D
LEPOT Florian
FABRE Maxime
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Introduction Découverte importante (propriétés sortant de
l’ordinaire) Développement de plusieurs applications dans
différents domaines
Les nanotubes de carbone ont-ils un avenir dans les écrans du futur ?
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Sommaire I. Les nanotubes de carbone
Définition Les nanotubes de carbone mono-feuillets
(SWNT) Les nanotubes de carbone multi-feuillets
(MWNT) Propriétés mécaniques Propriétés électriques Propriétés d’émission de champs Propriétés optiques
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Sommaire II. Application dans les écrans du futur
Les écrans d’aujourd’hui Technologie LCD Technologie Plasma
Les écrans de demain Les possibilités Avantages et fonctionnement des nanotubes dans un
écran Prototypes élaborés
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I. Les nanotubes de carbone Nanotubes : structure moléculaires Forme de tubes creux parfois fermé à leurs
extrémités 2 types de nanotubes :
Mono-feuillet Multi-feuillets
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Nanotubes mono-feuillets Feuilles de graphène enroulée sur elle-même Roulement détermine hélicité ( 0 à 30°) 3 types d’enroulement
Chiral (semi-conducteur) Fauteuils (bon conducteur) Zigzag (semi-conducteur)
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Nanotubes mono-feuillets Différentes hélicités donnent différentes
propriétés métalliques ou semi conducteur selon leur
géométrie Caractéristique très importante
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Nanotubes multi-feuillets Plusieurs feuilles de graphène enroulées les
uns autour des autres 2 structures :
Le modèle parchemin Le modèle de la ”poupée russe”
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Nanotube multi-feuillets
Parchemin : Un seul feuillet enroulé sur lui-
même
Poupée russe : Réunion de plusieurs plan de
graphènes
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Propriétés des nanotubes de carbone Propriétés étonnantes :
Rigidité : Liaison C-C donne propriétés unique Très grande rigidité malgré leur petite taille 6 fois plus rigide que l’acier Résistance 100 fois plus grande
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Propriétés des nanotubes de carbone Dureté :
Dureté très forte Certain nanotubes plus dur que le diamant
Flexibilité : Très flexibles malgré les propriétés précédentes
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Propriétés électriques Conductivité électrique permet passage du
courant électrique
Conductivité différente entre nanotubes
Tous les nanotubes : très grande mobilité
Type fauteuil supporte courant extrêmement fort
Nanotube supraconducteur à basse température
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Propriété d’émission de champs Champ expression des forces résultant de
l’action à distance de particules
Soumis champ électrique : Entraine : Fort effet de pointe Effet inverse d’un paratonnerre
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Propriété d’émission de champs
Propriété essentiel pour les écrans Génération de champs
électriques (arrache les électrons) arrache électrons et les émet vers
l’extérieur Évacue énergie sous forme de
lumière
Prototype déjà crée grâce à cette propriété
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Propriété optiques Absorbe 99,9% lumière qu’il reçoit Mieux que l’alliage nickel-phosphore Matériau très sombre
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Autres Propriétés D’autres propriétés :
Thermiques Chimique
Utilisation pour les écrans ? Enjeux économique important ?
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Technologie LCD Constitué de 6 couches :
Polarisateur Electrode avant Couche de cristaux liquides Electrode arrière Polarisateur Miroir
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Technologie LCD En cas d’absence de courant électrique
En présence de courant électrique
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Technologie LCD
Contrôle local de l’orientation des cristaux Formation de pixels
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Technologie Plasma Emission de lumière grâce à l’excitation d’un gaz
Gaz dans des cellules correspondant aux pixels
Une électrode ligne et une électrode colonne pour chaque cellule
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Technologie Plasma Jusqu’à 255 valeurs d’intensités lumineuses
Rayonnement lumineux ultraviolet converti en lumière visible
Pixels de 16 millions de couleur (256 nuances par cellules)
Ecrans de grandes dimensions, très bons contrastes
Consommation très élevée
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Les écrans de demain A. Les possibilités
Possibilités élevées grâce à leurs propriétés exceptionnelles :
Papier électronique Ecrans flexibles Cartes légères, flexibles et dynamiques pour les militaires Ecrans de téléphones portables
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Les écrans de demain B. Avantages et fonctionnement des
nanotubes de carbone dans les écrans Source d’électrons Etirables, flexibles Consommation très faible
Fine couche de nanotubes de carbone Ensemble mesurant 20nm d’épaisseur Matériau à 98% transparent Excellentes propriétés mécaniques et électriques
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Les écrans de demain C. Prototypes élaborés
Ecran nano-émissif de Motorola
Tube cathodique mince et plat Milliers de canons à électrons pour chaque pixel Incorporation des nanotubesdirectement sur le substrat de verre
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Les écrans de demain C. Les prototypes élaborés
Papier électronique de Samsung
Premier papier électronique couleur Moins d’1mm d’épaisseur Consomme très peu d’énergie Début d’un long développement
1000x700 pixels seulement Très faibles contrastes
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Les écrans de demain C. Les prototypes élaborés
Ecran utilisant la technologie CNT de Applied Nanotech
Premiers à avoir produit un écran couleur de ce genre Basse qualité Prototype fonctionnel 22 pouces, 280x200 pixels
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Conclusion Des avis différents sur cette nouvelle technologie Propriétés exceptionnelles Un avenir encore incertain