Des chercheurs chinois ont développé un matériau en feuille de cuivre ultra-mince d’une résistance ultra-élevée, d’une conductivité élevée et d’une stabilité thermique élevée, ouvrant la voie aux batteries et aux circuits intégrés de nouvelle génération.
La feuille de cuivre sert à la fois de canal pour le courant électrique et de conducteur de chaleur. Pendant des décennies, l’amélioration de la résistance s’est faite au détriment de la conductivité, alors qu’une meilleure conductivité affaiblit souvent la stabilité thermique.
Aujourd’hui, les chercheurs affirment avoir trouvé une solution à ce compromis. Le matériau est une feuille de cuivre de 10 micromètres d’épaisseur comportant des grains nanométriques et des domaines super-nano à gradient périodiquement distribués d’environ 3 nanomètres dans toute son épaisseur. Il peut être produit grâce à un processus d’électrodéposition évolutif à l’échelle industrielle.
En termes de résistance, les feuilles de cuivre industrielles conventionnelles ont généralement une résistance à la traction d’environ 300 à 600 mégapascals. Le matériau nouvellement développé atteint environ 900 mégapascals, soit environ deux fois plus fort.
En dissociant la résistance de la conductivité, le nouveau matériau conserve une conductivité électrique à 90 % de celle du cuivre de haute pureté. Par rapport aux alliages de cuivre traditionnels de résistance similaire, sa conductivité est environ deux fois plus élevée.
Il démontre également une forte stabilité thermique. Alors que de nombreux matériaux à haute résistance ont tendance à se dégrader en quelques jours, la nouvelle feuille de cuivre ne présente aucun déclin après six mois de stockage dans des conditions normales, ce qui la rend bien adaptée aux appareils électroniques et aux batteries qui nécessitent une stabilité à long terme.
Selon les chercheurs, ces propriétés proviennent d’un double mécanisme de stabilisation et de renforcement, dans lequel des domaines super-nano distribués périodiquement améliorent simultanément la résistance et stabilisent les joints de grains.
Grâce à son évolutivité industrielle démontrée, le matériau devrait prendre en charge les mises à niveau de nouvelle génération des smartphones, des puces d’intelligence artificielle (IA) et des véhicules électriques.
