[Article] - Des substrats carbonés nanostructurés pour la croissance de films minces poreux pour des applications en énergie

Sous titre
La pulvérisation magnétron offre un contrôle précis des propriétés des matériaux, mais son potentiel sur des substrats nanostructurés reste encore peu exploré. Nous montrons que des substrats à base de nanomatériaux carbonés induisent des microstructures ouvertes qui augmentent la surface active et améliorent les performances électrochimiques. Cette approche transposable à grande échelle s’étend à différents matériaux.

Résumé

La pulvérisation magnétron est une technique polyvalente et évolutive qui permet de contrôler avec précision des propriétés clés des films minces, notamment la phase cristalline, la stœchiométrie et la composition en termes de phase cristallin. Malgré son utilisation répandue dans la production de revêtements denses non poreux, son potentiel pour le développement de matériaux électroactifs poreux reste sous-exploité. Ici, l'utilisation de substrats rugueux, tels que les nanotubes de carbone et les nanofeuilles de carbone, révélant un changement spectaculaire dans le mécanisme de croissance de systèmes modèles, le nitrure de nickel et le nitrure de chrome, est étudiée. La rugosité nanométrique de ces nanomatériaux carbonés entraîne des effets distincts, notamment un fort ombrage des espèces déposées et une croissance non compétitive. Il en résulte des films minces poreux avec des microstructures ouvertes et des surfaces élevées. Les résultats expérimentaux, confirmés par des simulations Monte Carlo, sont ensuite appliqués à d'autres films minces afin de démontrer que cette approche s'étend à plusieurs systèmes substrat/film mince nanorugueux, ouvrant ainsi la voie à la conception de nouveaux matériaux avec des performances améliorées pour la conversion et le stockage de l’énergie

Auteurs

Brigitte Vigolo, Emile Haye, Jérôme Muller, Zafar Hussain Ibupoto, Salah‐Eddine Benrazzouq, Mauricio Pavía, Alexis Carlos García-Wong, Aneela Tahira, Umair Aftab, Pavel Moskovkin, Abdul Rahman Mohamed, Aurélien Besnard, David Pilloud, Sylvie Migot, Jaafar Ghanbaja, Mélanie Emo, Noé Watiez, Amine Achour, Camille Douard, Sorin Vizireanu, Gheorghe Dinescu, Stéphane Lucas, Thierry Brousse, Jean‐François Pierson

 

Références

Advanced Functional Materials, inPress, pp.e22071

 

DOI

https://dx.doi.org/10.1002/adfm.202522071

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