Le scoperte più rivoluzionarie dell’umanità sono spesso avvenute per caso, o per gioco. E così è stato anche per il grafene, il materiale dei miracoli, creato quasi per scherzo da due scienziati russi, emigrati in occidente negli anni del crollo dell’Unione Sovietica. Uno scherzo che aveva per protagonisti un rotolo di nastro adesivo e un pezzo di grafite: così è nato nel 2004 il materiale che promette di rivoluzionare interi settori industriali, e quindi anche le nostre vite. Per la loro rivoluzionaria scoperta Andrej Gejm e Konstantin Novoselov hanno ricevuto nel 2010 il Premio Nobel per la fisica.

Il grafene è il primo materiale praticamente bidimensionale, essendo costituito da sottilissimi fogli dello spessore di un atomo, disposti uno sull’altro. Per ottenere uno strato di grafene dello spessore di un millimetro sono necessari tre milioni di fogli, ma ogni singolo foglio è duecento volte più resistente, e sei volte più elastico, dell’acciaio. Inoltre è un ottimo conduttore elettrico e termico, anche a temperatura ambiente, è stato infatti verificato che gli elettroni all’interno della sua struttura molecolare si muovono senza apparenti attriti, come se avessero massa trascurabile.

Una struttura a nido d’ape che pur essendo quasi invisibile è così densa che nemmeno l’elio, il gas più sottile e leggero, riesce a passare attraverso le sue maglie.
Le applicazioni di questo materiale sono di incredibile importanza per il futuro dell’uomo, tanto che molti commentatori si sono spinti a definire questo il secolo del grafene, come il ventesimo era stato il secolo della plastica.

Elettronica

Impiegato come semiconduttore ha delle prestazioni decisamente superiori agli attuali materiali. In laboratorio è già stata raggiunta una velocità di 300 Ghz, più di sette volte la velocità dei materiali più performanti di oggi. Il grafene è anche un ottimo conduttore di elettricità, migliore del rame e molto più leggero. Diventa inoltre un materiale magnetico anche attraversato da correnti a bassa intensità.

Cellule fotovoltaiche

Pannelli realizzati con grafene hanno già dato risultati di efficienza doppia rispetto alle migliori prestazioni dei pannelli odierni.

Illuminazione

Nei laboratori della Columbia Engineering è stata realizzata una lampadina miniaturizzata, realizzata con un filamento di grafene invisibile a occhio nudo. Sottoposto a tensione elettrica il grafene si riscalda fino a 2.500 gradi emettendo radiazioni luminose.

Desalinizzazione

Al MIT è stato realizzato un esperimento che utilizzava il grafene come materiale per ottenere osmosi inversa. La sua struttura molecolare permette di creare dei fori di qualsiasi dimensione sulla superficie, consentendo di separare in questo modo l’acqua dai sali. Utilizzando questa nuova tecnica il processo di desalinizzazione risulta 100 volte più veloce e immensamente più economico di prima. Una possibilità incredibile per le popolazioni vicine al mare che hanno scarsità di acqua dolce.

Produzione dell’idrogeno

Questa scoperta è il risultato di un esperimento realizzato dall’Università della Calabria: depositando uno strato di grafene su una piastra di nichel si è verificato che questo materiale è in grado di scomporre le molecole di acqua, liberando l’idrogeno e trattenendolo nelle maglie della sua struttura. Per rilasciare l’idrogeno basta scaldare il materiale a 130 gradi. Quindi da uno specchio di acqua di mare, grazie al grafene, sarà possibile ricavare non solo le risorse idriche per la popolazione e per l’agricoltura, ma anche combustibile. Il tutto in maniera quasi gratuita, con processi industriali alimentati da pannelli fotovoltaici ad alto rendimento, realizzati con film di grafene, ovviamente.

Fonti: Treccani.itEnea.it/pubblicazioni

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