Martedì, 28 Agosto 2018 09:50

Il graphene, un supermateriale dalle mille possibilità

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Il nanomateriale forse più noto, più studiato, più utilizzato è probabilmente il grafene.Per comprederne la specificità e l'originalitá basta pensare che con esso la distribuzione degli atomi costituenti perde una delle tradizionali 3 dimensioni delle molecole che rappresentiamo nello spazio: il grafene è un composto bidimensionale, si sviluppa cioè sul piano.

Esso è costituito da un singolo strato di carbonio dello spessore di un solo atomo: lo possiamo immaginare come uno strato tipo millefoglie, tanto per addolcire una spiegazione tecnica. Questa caratteristica sin dalla sua scoperta l'ha fatto individuare come un materiale prezioso con aspettative rispetto ad esso confrontabili con quanto atteso da materiali naturali che hanno segnato la storia della nostra civiltà (bronzo, ferro, acciaio, silicio).

Al grafene è correlato il premio Nobel ai due scienziati russi (Geim e Noviselov) che, con i loro studi sul comportamento degli elettroni nello spazio a due dimensioni, hanno di fatto aperto la corsa alle possibili applicazioni del grafene stesso che sono risultate così molteplici e speciali da assegnare al grafene stesso la denominazione di supermateriale.

Come accade in genere per gli strati sottilissimi è trasparente, flessibile, conduttore elettrico (anzi in effetti il grafene è un superconduttore) e termico, ma al contrario di essi è resistentissimo, impermeabile a gas e liquidi. Una proprietà quasi unica è quella di interagire con luce di qualsiasi lunghezza d'onda e quindi colore. Volendo confrontarlo con i materiali a noi noti si può dire che il grafene si comporta similmente ad una gomma.

Gli studi sul grafene sono stati condotti in tutto il mondo e l'Europa ha addirittura lanciato il"graphene flagship", un consorzio con un miliardo di euro a disposizione, tanto che simulando la Silycon Valley, ci si riferisce all'Europa come alla Graphene Valley. Non si deve credere che la struttura bidimensionale del grafene sia unica: esistono qualche migliaia di composti con questa caratteristica: il grafene è solo il capostipite più conosciuto.

Come si diceva queste proprietà sono state già sfruttate in molte applicazioni e di certo lo saranno in molte altre.

Le applicazioni già mature sono nei campi

-delle batterie con innovazioni che migliorano dimensioni,potenza e ciclo di vita

-delle telecomunicazioni nel passaggio dal 4G al 5G

-della sensoristica applicata alle tecnologie di portabilità ( vestiti e imballaggi)per il controllo ai fini ambientali ed igienico sanitari

-della sicurezza alimentare con la realizzazione di etichette intelligenti.

La produzione del grafene è oggi possibile a livelli di tonnellate o chilometri,ma resta il problema della diversificazione del prodotto in funzione dell'applicazione.

La ricerca è però molto attiva anche in Italia presso l'Università di Pisa, i Politecnici di Torino e Milano, il CNR ed anche imprese privati e certamente arriveranno le risposte a molte delle attuali domande.

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