Negli ultimi anni si è parlato molto di un supermateriale noto come grafene. Ma cos'è il grafene ? Ebbene, immagina una sostanza 200 volte più resistente dell'acciaio e tuttavia 1.000 volte più leggera della carta.
Sembra fantascienza? Non è... è grafene.
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Nel 2004, due scienziati dell'Università di Manchester, Andre Geim e Konstantin Novoselov, stavano "giocando" con la grafite. Sì, proprio la stessa cosa che si trova sulla punta della tua matita. Incuriositi da questo materiale, si chiesero se potevano staccarlo fino a ridurlo in un unico strato. Quindi hanno utilizzato uno strumento insolito:il nastro adesivo.
"Si mette [nastro adesivo] sulla grafite o sulla mica e si stacca lo strato superiore", ha spiegato Geim alla BBC. Ci sono scaglie di grafite che si staccano dal nastro. Quindi pieghi il nastro a metà e lo attacchi ai fiocchi sopra e li dividi di nuovo. E ripeti questa procedura 10 o 20 volte.
"Ogni volta, le scaglie si dividono in scaglie sempre più sottili. Alla fine ti ritrovi con scaglie molto sottili attaccate al nastro. Sciogli il nastro e tutto va in soluzione."
Sorprendentemente, il metodo del nastro adesivo ha funzionato a meraviglia. Questo esperimento giocoso ha portato alla scoperta di scaglie di grafene a strato singolo.
Nel 2010, Geim e Novoselov hanno condiviso il Premio Nobel per la fisica per la scoperta del grafene, un materiale costituito da atomi di carbonio disposti in un reticolo esagonale che ricorda la rete metallica.
Uno dei motivi principali per cui il grafene è una meraviglia è la sua struttura. Un singolo strato di grafene puro sembra uno strato di atomi di carbonio disposti in una struttura reticolare esagonale. Questa formazione a nido d'ape su scala atomica conferisce al grafene la sua forza impressionante.
Il grafene è anche una superstar elettrica. Conduce l'elettricità meglio di qualsiasi altro materiale a temperatura ambiente.
Ricordi quegli atomi di carbonio di cui abbiamo parlato? Ebbene, ognuno di essi ha un elettrone in più chiamato elettrone pi greco. Questo elettrone si muove liberamente, permettendogli di trasmettere conduttività elettrica attraverso il grafene multistrato quasi senza resistenza.
Ciò rende il grafene il conduttore di elettricità più veloce a temperatura ambiente.
Una recente ricerca sul grafene presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha scoperto qualcosa di quasi magico:quando si ruotano leggermente due strati di grafene (solo 1,1 gradi) fuori allineamento, il grafene diventa un superconduttore.
Ciò significa che conduce l'elettricità senza resistenza né calore, aprendo in futuro incredibili possibilità per la superconduttività a temperatura ambiente.
Una delle applicazioni più attese del grafene risiede nelle batterie. Data l'eccezionale conduttività, potremmo produrre batterie a base di grafene che si caricano più velocemente e durano più a lungo delle nostre attuali batterie agli ioni di litio.
Alcuni grandi nomi come Samsung e Huwei sono già su questa strada, desiderosi di apportare tali progressi ai nostri gadget di tutti i giorni.
Entro il 2024, possiamo aspettarci una gamma di prodotti a base di grafene sul mercato, secondo Andrea Ferrari, direttore del Cambridge Graphene Centre, che è anche responsabile scientifico e tecnologico della Graphene Flagship, una collaborazione da 1 miliardo di euro da parte dell'Unione europea. Unione per accelerare lo sviluppo della tecnologia del grafene.
I partner di ricerca di Flagship stanno già realizzando batterie al grafene che superano le migliori celle ad alta energia odierne del 20% di capacità e del 15% di energia. Altri team hanno costruito celle solari a base di grafene che sono più efficienti del 20% nel convertire la luce solare in elettricità.
Sebbene ci siano già alcuni dei primi prodotti che sfruttano il potenziale del grafene, come le attrezzature sportive dell'azienda Head, il meglio deve ancora venire. E come afferma Ferrari:"Diciamo grafene, ma in realtà stiamo parlando di un gran numero di opzioni che vengono esplorate. Le cose si stanno muovendo nella giusta direzione."
Questo articolo è stato aggiornato insieme alla tecnologia AI, quindi verificato e modificato da un editor di HowStuffWorks.
Questo è ingegnosoIl produttore di attrezzature sportive Head ha già integrato questo straordinario materiale. La loro racchetta da tennis Graphene XT afferma di essere più leggera del 20% con lo stesso peso di oscillazione. Questa è davvero una tecnologia rivoluzionaria!
