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La rivoluzione del Grafene : il materiale ecologico che tutti aspettavamo

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E’ nuovo , straordinario, è il futuro che si materializza. Il Grafene è stato scoperto da due scienziati russi, Kostya Novoselov e Andre Geim, fisici di gran fama che, proprio per averlo scoperto sono stati insigniti del premio Nobel per la fisica nel 2010.

Versatile ed ecologico, il grafene è già stato al centro tante ricerche, ad esempio nella bonifica delle acque dai rifiuti pericolosi o ancora nel settore delle energie pulite e del fotovoltaico. Ma adesso il materiale potrebbe essere estratto dai rifiuti organici urbani. I rifiuti alimentari non sono un peso ma una ricchezza. Partendo da questo presupposto, un team di scienziati della City University di Hong Kong sta sperimentando nuove tecniche per convertirli in grafene.

Ma capiamo meglio cos’è il grafene, per farci un’idea delle sue molteplici potenzialità.

Il grafene è un materiale costituito da uno strato monoatomico di atomi di carbonio (avente cioè uno spessore equivalente alle dimensioni di un solo atomo) ed è duro quanto il diamante. Questo minerale non è presente in natura, ma viene ottenuto in laboratorio dalla grafite. Ma che cos’ha di così speciale questo grafene, considerato un nuovo materiale destinato a cambiarci la vita? Le sue qualità sono veramente tante. E’ molto sottile e leggero, trasparente come il vetro e molto più resistente dell’acciaio, con una conduttività elettrica superiore a  quella del rame!

Per questo viene considerato il materiale del futuro. I suoi possibili utilizzi sono tantissimi, in tutti i campi dell’elettronica e della tecnologia! Forse non tutti sanno, però, che questo materiale, pur inventato dai russi, è stato fabbricato inizialmente da un’azienda italiana, l’unica fabbrica industriale europea: la Directa Plus. Questa ha sede nel comasco, precisamente a Lomazzo, in un piccolo locale, una specie di garage, proprio come accadde a Steve Job con i suoi PC al silicio Apple, che avrebbero poi rivoluzionato l’era della comunicazione. In quella mini fabbrica di Lomazzo un gruppo di ingegneri, fisici e chimici italiani, diedero inizio ad una innovativa start-up che brevettò il metodo per produrre il grafene G+.


Il premio Nobel Novoselov, in un’intervista ha affermato che il grafene, nuovo materiale rivoluzionario, è destinato a fare grandi cose, essendo un nano-conduttore molto versatile, con possibilità di infiniti impieghi nel campo della tecnologia e, soprattutto, in quello dei circuiti integrati, per la sua ottima conducibilità ed il buon livello di dispersione termica. Per rendere operative queste sue grandi proprietà e trasformare la ricerca in realtà operativa, è stato creato il consorzio Graphene Project, sotto l’egida della Commissione europea; la dotazione finanziaria iniziale per la ricerca è di circa un miliardo di euro e questo fa ben sperare sugli sviluppi della ricerca. L’intero progetto vede coinvolti settantacinque centri di ricerca e università in diciassette nazioni europee.

Vediamo le possibili applicazioni di questo eccezionale e versatile  materiale. Addio monitor, per esempio:  gli schermi di ogni tipo si potranno piegare e arrotolare come fogli di carta. Con delle nuove tecniche, portate avanti da un gruppo di ricerca coordinato da Maher El-Kady dell’Università della California a Los Angeles, si potranno realizzare fogli di grafene capaci di immagazzinare grandi quantità di energia, come la  carta da parati elettronica che potrà funzionare da enorme schermo panoramico, abiti contenenti una struttura elettronica, indossabili e capaci di raccogliere e immagazzinare energia grazie al movimento del corpo. Pensiamo anche ad una casa con le pareti interattive, così come ad una tuta in grado di mostrare dati e informazioni riguardanti il corpo di chi la indossa, senza contare le innumerevoli possibili applicazioni nel campo della tecnologia personale: dai dispositivi mobili di nuova concezione e portabilità, fino a fogli digitali di informazione.  Per questo in molti lo chiamano «materiale delle meraviglie».

graphene-chip

Le sue proprietà sono incredibili :dalle sue dimensioni microscopiche fino ad arrivare alla sua estrema flessibilità, dalla dote di super conduttore di energia elettrica, alla sua arrendevolezza, ovvero alla capacità di lasciarsi plasmare a piacimento per ogni uso, senza rischiare di romperlo; una leggerezza totale, oltre alla capacità di dissipare velocemente il calore.  A tutto questo aggiungiamo che è anche estremamente trasparente.

Con tutte queste caratteristiche i prodotti tecnologici attuali che utilizzano altri materiali, con l’uso del grafene diventeranno inesorabilmente obsoleti: nasceranno nuove batterie dalla durata generosa, chip potentissimi invisibili o quasi, tanto per citarne alcuni. Il grafene sarà la corazza e insieme il cuore pulsante di smartphone, tablet, computer e lettori di e-book del futuro. Ma questo è solo l’inizio: le sue applicazioni spazieranno dal settore aereo a quello automobilistico, per avere vetture e velivoli leggerissimi (e resistenti, ovvio), che in quanto tali consumeranno pochissimo carburante; altre applicazioni possibili, dal campo medico a quello della moda, saranno ugualmente tantissime: da tessuti con componenti elettronici invisibili.

Le proprietà ottiche, elettriche e meccaniche del grafene hanno fatto ipotizzare un suo uso addirittura quasi da fantascienza. Gli ingegneri della Duke University di Durham, North Carolina, hanno lavorato a un’applicazione innovativa: la creazione di muscoli artificiali. La squadra di Jianfeng Zang, il cui studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Materials il 20 gennaio 2013, ha stratificato il grafene in alternanza con altri polimeri, ottenendo un materiale che può comportarsi come i tessuti muscolari, contraendosi o rilasciandosi a richiesta. Quando al grafene viene applicata una differenza di potenziale, il muscolo artificiale si espande; per poi rilassarsi una volta ristabilite le condizioni di partenza. Modificando il voltaggio, è possibile controllare l’entità sia della contrazione che del rilassamento. Insomma nel futuro potremo avere muscoli “nuovi” costruiti col grafene.  Il Futuro che pensavamo fosse fantascienza da fumetti……è già arrivato!

 

di Mirella Rossi