Negli ultimi anni, si è prestata molta attenzione al supermateriale grafene. Ma cos'è il grafene? Immaginate una sostanza 200 volte più resistente dell'acciaio, ma 1000 volte più leggera della carta.
Nel 2004, due scienziati dell'Università di Manchester, Andrei Geim e Konstantin Novoselov, "giocarono" con la grafite. Sì, la stessa che si trova sulla punta di una matita. Erano curiosi di conoscere questo materiale e volevano scoprire se fosse possibile rimuoverlo in un unico strato. Così trovarono uno strumento insolito: il nastro adesivo telato.
"Si stende [il nastro] su grafite o mica e poi si stacca lo strato superiore", ha spiegato Heim alla BBC. Le scaglie di grafite si staccano dal nastro. Poi si piega il nastro a metà e lo si incolla al foglio superiore, separandoli di nuovo. Quindi si ripete questo processo per 10 o 20 volte.
"Ogni volta i fiocchi si sfaldano in fiocchi sempre più sottili. Alla fine, rimangono sul nastro solo fiocchi molto sottili. Se si scioglie il nastro, tutto si dissolve."
Sorprendentemente, il metodo del nastro adesivo ha funzionato a meraviglia. Questo interessante esperimento ha portato alla scoperta di fiocchi di grafene monostrato.
Nel 2010, Heim e Novoselov hanno ricevuto il premio Nobel per la fisica per la scoperta del grafene, un materiale composto da atomi di carbonio disposti in un reticolo esagonale, simile alla rete metallica.
Uno dei motivi principali per cui il grafene è così sorprendente è la sua struttura. Un singolo strato di grafene puro appare come uno strato di atomi di carbonio disposti in una struttura reticolare esagonale. Questa struttura a nido d'ape su scala atomica conferisce al grafene la sua impressionante resistenza.
Il grafene è anche una superstar elettrica. A temperatura ambiente, conduce l'elettricità meglio di qualsiasi altro materiale.
Ricordate quegli atomi di carbonio di cui abbiamo parlato? Beh, ognuno di loro ha un elettrone in più, chiamato elettrone pi greco. Questo elettrone si muove liberamente, il che gli permette di condurre attraverso più strati di grafene con poca resistenza.
Una recente ricerca sul grafene condotta dal Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha scoperto qualcosa di quasi magico: se si ruotano leggermente (di appena 1,1 gradi) due strati di grafene fuori allineamento, il grafene diventa un superconduttore.
Ciò significa che può condurre elettricità senza resistenza o calore, aprendo interessanti possibilità per la futura superconduttività a temperatura ambiente.
Una delle applicazioni più attese del grafene è quella delle batterie. Grazie alla sua conduttività superiore, possiamo produrre batterie al grafene che si caricano più velocemente e durano più a lungo delle moderne batterie agli ioni di litio.
Alcune grandi aziende come Samsung e Huawei hanno già intrapreso questa strada, puntando a introdurre queste innovazioni nei nostri gadget di uso quotidiano.
"Entro il 2024, prevediamo che una gamma di prodotti al grafene sarà disponibile sul mercato", ha affermato Andrea Ferrari, direttore del Cambridge Graphene Center e ricercatore presso la Graphene Flagship, un'iniziativa gestita da European Graphene. L'azienda sta investendo 1 miliardo di euro in progetti congiunti. L'alleanza accelera lo sviluppo della tecnologia del grafene.
I partner di ricerca di Flagship stanno già creando batterie al grafene che forniscono il 20% di capacità in più e il 15% di energia in più rispetto alle migliori batterie ad alta energia attualmente disponibili. Altri team hanno creato celle solari al grafene con un'efficienza del 20% superiore nel convertire la luce solare in elettricità.
Sebbene esistano già alcuni prodotti che hanno sfruttato il potenziale del grafene, come le attrezzature sportive Head, il meglio deve ancora venire. Come ha osservato Ferrari: "Si parla di grafene, ma in realtà si tratta di un gran numero di opzioni in fase di studio. Le cose si stanno muovendo nella giusta direzione".
Questo articolo è stato aggiornato utilizzando la tecnologia dell'intelligenza artificiale, verificato e modificato dai redattori di HowStuffWorks.
Il produttore di attrezzature sportive Head ha utilizzato questo materiale straordinario. La sua racchetta da tennis Graphene XT vanta un peso inferiore del 20% a parità di peso. Una tecnologia davvero rivoluzionaria!
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Data di pubblicazione: 21-11-2023