L’équipe Matériaux Carbonés mène des recherches sur les matériaux massifs et les nanomatériaux au regard de la grande diversité des matériaux carbonés et de leur fort potentiel applicatif dans des domaines très variés. Les travaux de l’équipe portent sur :

• la synthèse de nouveaux matériaux, leur caractérisation multi-échelle,
• la modification de leurs propriétés par des traitements chimiques ciblés,
• les applications de certains de ces matériaux, principalement dans le domaine du stockage et de la conversion de l’énergie.

L’équipe est spécialisée dans l’étude des matériaux cristallins de basse dimensionnalité : le graphite et les structures apparentées, le graphène et ses dérivés, les nanotubes de carbone, etc. Elle s’intéresse également à des matériaux carbonés plus désordonnés comme les carbones non graphitisables, les noirs de carbone, les carbones activés. Les traitements chimiques réalisés conduisent à :

• de nouveaux composés d’intercalation bidimensionnels aux propriétés physiques remarquables (magnétisme, supraconductivité),
• des matériaux graphéniques pulvérulents ou dispersés en milieu liquide,
• des surfaces carbonées fonctionnalisées « sur mesure »,
• des matériaux carbonés ultra-purs, etc.

Les matériaux sont caractérisés, avec l’appui des centres de compétences du laboratoire, par des techniques variées (diffraction des rayons X, microscopies électroniques, méthodes spectroscopiques, mesures magnétiques, etc.), souvent couplées. L’équipe s’appuie également sur un parc d’appareillages d’analyse thermique (ATG, ATG-MS, DSC sur creusets scellés) et dispose de compétences pour l’étude texturale des matériaux carbonés par adsorption de diverses molécules sondes (N2, CO2, Kr). Des caractérisations plus spécifiques comme, par exemple, l’analyse chimique par faisceau d’ions sur accélérateur de particules sont menées en collaboration avec des partenaires extérieurs, notamment le laboratoire NIMBE (Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie).