Description : La graphitation est le procédé le plus important de la science des carbones. Par cette transformation, un carbone graphénique (matériau composé de graphènes) peut se reconfigurer de manière irréversible en un carbone graphitique (matériau dont la structure approche celle du graphite), lui conférant ainsi de nouvelles propriétés (thermique, électrique, chimique). La graphitation permet de produire un ensemble de carbones dont le caractère graphitique ultime peut être fort, moyen, faible ou inexistant. En effet, la graphitabilité (capacité d’un carbone à graphiter) est un continuum. C’est ce continuum qui explique la grande versatilité des matériaux de carbone. La thermodynamique est un outil versatile pour la description physique de transitions de phase complexes. Il sera discuté ici que la graphitation peut être modélisée par des principes thermodynamiques (sous certaines
restrictions). Les résultats de cette nouvelle théorie thermodynamique de la graphitation seront présentés en termes des interactions graphène-hydrogène [1] et de l’énergie de Gibbs des carbones graphitables [2]. De plus, pour la première fois en science des carbones, la capacité de ce modèle thermodynamique pour quantitativement prédire la graphitabilité sera démontrée. L’application industrielle de la présente théorie sera discutée sous trois angles. Le premier [3] sera une approche environnementale mixte pour l’intensification du procédé Hall-Héroult pour la production d’aluminium et la minimisation des émissions de CO et de CO2 par tonne produite d‘aluminium. Cette application a déjà fait l’objet d’un transfert technologique vers l’industrie de l’aluminium et la publication a reçu le prix Relève étoile Louis-Berlinguet juillet 2018 du FRQNT. Les deux autres volets porteront sur des collaborations potentielles avec la communauté francophone élargie du carbone (SFEC). L’une d’elles est le développement de carbones actifs à partir de carbone nongraphitable (la biomasse [4] par exemple). Le second porte sur le développement de nouveaux types de matériaux de carbone [5] pour application biomédicale par une méthode de fonctionnalisation chimique sur base de tissus de carbone.

[1] P. Ouzilleau, A.E Gheribi, Eriksson, G., Lindberg, D.K. et P. Chartrand (2015), Carbon, 85, p99-118.
[2] P. Ouzilleau, A.E Gheribi et P. Chartrand (2018), Carbon, 132, p556-64.
[3] P. Ouzilleau, A.E Gheribi et P. Chartrand (2018), Electrochimica Acta, 259, p916-29.
[4] V. Fierro, V. Torne-Fernandez et A. Celzard (2006), Microporous and Mesoporous Materials, 92, 243-50
[5] Q. Picard et al. (2018), C, 4, p25

Éléments biographiques
2014-2019 Doctorat en génie métallurgique, Polytechnique Montréal, nomination au concours
2019 de la meilleure thèse
2012-2014 Maîtrise en sciences appliqués (génie métallurgique), Polytechnique Montréal, mention spéciale au concours 2014 du meilleur mémoire
2008-2012 Baccalauréat en génie chimique, Polytechnique Montréal, mention d’excellence