Grafene: applicazioni, produzione e costi di mercato

Produzione del grafene: alla scoperta del materiale del prossimo millennio, quali sono le su applicazioni e i suoi prezzi di mercato.

Sottilissimo, ottimo conduttore elettrico, estremamente resistente, è stato definito la “plastica del futuro”. Il grafene è un materiale composto da un sottilissimo strato di atomi di carbonio disposti a nido d’ape e il suo utilizzo promette di cambiare per sempre molti settori dell’industria, come l’elettronica, la chimica, la meccanica e per ultimo il mondo del fotovoltaico.

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Molecole di grafene al microscopio.

La scoperta, avvenuta negli anni ’90 quasi per gioco da due ricercatori russi – Andre Geim e Kostya Novoselov usarono un normale nastro adesivo e un blocco di grafite, dimostrando di poter isolare il materiale più sottile del mondo -, ha valso loro l’assegnazione del Nobel per la Fisica nel 2010. In Italia uno dei centri di eccellenza che porta avanti la ricerca sul grafene è l’Enea, nei laboratori del Centro Ricerche di Portici, dove si indaga sulle sue potenzialità come sensore chimico e come materiale attivo nella fabbricazione di celle solari.

“Il grafene è forte 200 volte più dell’acciaio”, scrive l’Enea. “Come conduttore di elettricità funziona meglio del rame ed è poi un eccezionale conduttore di calore. È quasi trasparente, ma è così denso che nemmeno l’elio, il più piccolo gas atomico, può attraversarlo. Queste proprietà superano ampiamente quelle di qualsiasi altra sostanza nota e permettono di pensare a questo materiale come l’elemento che rivoluzionerà il mondo dell’elettronica, del fotovoltaico e delle applicazioni sensoristiche.

Il grafene, i progetti futuri

Oggi l’Unionee uropea è tanto convinta delle potenzialità di questo materiale, da aver stanziato per la ricerca un miliardo di euro e
di aver stabilito una roadmap al 2020. Lo stesso Cnr è coinvolto e coordinerà il progetto “Graphene” che, comesottolineato da Luigi Ambrosio, direttore del dipartimento Scienze chimiche e tecnologie dei materiali del Cnr: “è il più ambizioso programma di ricerca congiunto mai messo in campo dalla Comunità europea: coinvolge 126 gruppi di ricerca tra enti, università e industrie in 17 Paesi”.

Gli stessi ricercatori la definiscono la “nuova rivoluzione basata sul carbonio“. Si potranno costruire cellulari indossabili,
elettronica di consumo flessibile, aerei leggeri e più efficienti, ma anche batterie più leggere e che durano più a lungo e celle fotovoltaiche molto più efficienti: “Batterie al grafene – ha spiegato Vittorio Pellegrini, dell’Istituto nanoscienze del Cnr (CnrNano) – potrebbero durare più a lungo, avere tempi di carica più veloci, immagazzinare più energia e potrebbero essere usate nelle
future auto elettriche”. Dai laboratori di Portici, potrebbe quindi partire la rivoluzione del milennio.

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Il grafene promette di essere il materiale del futuro.

Nuovi metodi per la produzione del grafene

Recentemente alcuni ricercatori dell’Università del Nord Illinois hanno scoperto un metodo semplice, efficace ed ecologico di produrre il grafene. “Il metodo preposto si colloca nel filone delle tecniche di combustione per la produzione di materiali avanzati già ben consolidate anche nel caso di altri materiali a base di carbonio (nanotubi, polifullereni ecc.)”, spiega Girolamo Di Francia del Centro Enea di Portici. “Quella messa a punto nella Università del Nord Illinois costituisce certamente una novità tra le tecniche di preparazione del grafene e i risultati ottenuti sembrano molto simili a quelli cui si perviene attraverso metodi più complessi di esfoliazione della grafite per via chimica. Lo spessore dei fogli di grafene appare essere anche più sottile di quello ottenibile attraverso processi chimici o meccanici (utilizzati, tra l’altro, anche presso il Centro Ricerche Enea di Portici). Forse, però, il maggior pregio di questa ricerca è nell’aver individuato una metodologia ecologica che garantisce un impatto ambientale molto contenuto, un pregio che apre nuove prospettive di produzione più efficiente del grafene e che potrebbe concretizzarsi anche in nuovi filoni di ricerca tecnologica”.

“Il grafene – ha sottolineato Vincenzo Palermo, dell’Istituto per la sintesi organica e la fotoreattività (Isof-Cnr) – è il
materiale più sottile che esista in natura. La sua forma, resistenza e stabilità possono essere utilizzate per creare materiali mai visti prima, provocando una rivoluzione simile a quella causata nel secolo scorso dall’utilizzo dei polimeri per produrre plastica”.

 

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