Parabrezza che disperdono l'acqua in modo così efficace da non aver bisogno di tergicristalli. Gli scafi delle navi sono così scivolosi che scivolano nell'acqua in modo più efficiente degli scafi ordinari.
Queste sono alcune delle potenziali applicazioni del grafene, uno dei nuovi materiali più in voga nel campo delle nanotecnologie, sollevato dalla ricerca di James Dickerson, assistente professore di fisica alla Vanderbilt.
Dickerson e i suoi colleghi hanno scoperto come creare un film autoportante di ossido di grafene e alterare la sua rugosità superficiale in modo che l'acqua si ristagni e coli o la diffonda in uno strato sottile.
"I film di grafene sono trasparenti e, perché sono fatti di carbonio, sono molto economici da realizzare, " Dickerson ha detto. "La tecnica che usiamo può essere rapidamente scalata per produrla in quantità commerciali".
Il suo approccio è documentato in un articolo pubblicato online dalla rivista ACS Nano il 26 novembre.
Il grafene è costituito da fogli di atomi di carbonio disposti in anelli, qualcosa come il filo di pollo molecolare. Non solo questo è uno dei materiali più sottili possibili, ma è 10 volte più resistente dell'acciaio e conduce l'elettricità meglio a temperatura ambiente rispetto a qualsiasi altro materiale conosciuto. Le proprietà esotiche del grafene hanno suscitato un diffuso interesse scientifico, ma Dickerson è uno dei primi a indagare su come interagisce con l'acqua.
Molti scienziati che studiano il grafene lo fanno usando un metodo a secco, chiamato "scissione meccanica, " che comporta lo sfregamento o il raschiamento della grafite contro una superficie dura. La tecnica produce fogli che sono sia estremamente sottili che estremamente fragili. Il metodo di Dickerson può produrre fogli altrettanto sottili ma considerevolmente più resistenti di quelli realizzati con altre tecniche. È già utilizzato commercialmente per produrre una varietà di diversi rivestimenti e ceramiche.Nota come deposizione elettroforetica, questa tecnica "umida" combina un campo elettrico all'interno di un mezzo liquido per creare film di nanoparticelle che possono essere trasferiti su un'altra superficie.
Dickerson e i suoi colleghi hanno scoperto che potevano cambiare il modo in cui le particelle di ossido di grafene si assemblano in un film variando il pH del mezzo liquido e la tensione elettrica utilizzata nel processo. Un paio di impostazioni depongono le particelle in una disposizione "a tappeto" che crea una superficie quasi atomicamente liscia. Una diversa coppia di impostazioni fa sì che le particelle si raggruppino in minuscoli "mattoni" formando una superficie irregolare e irregolare. I ricercatori hanno determinato che la superficie del tappeto fa sì che l'acqua si diffonda in uno strato sottile, mentre la superficie del mattone fa sì che l'acqua goccioli e cola.
Dickerson sta perseguendo un approccio che potrebbe creare un film che migliora queste proprietà associate all'acqua, rendendoli ancora più efficaci nel diffondere l'acqua o nel farla scorrere via. C'è un notevole interesse accademico e commerciale nello sviluppo di rivestimenti con queste proprietà migliorate, detti superidrofobici e superidrofili. Le potenziali applicazioni spaziano da occhiali e vestiti autopulenti a superfici antiappannanti, fino alla protezione dalla corrosione e dal carico di neve sugli edifici. Però, efficace, rivestimenti a basso costo e durevoli devono ancora uscire dal laboratorio.
L'idea di Dickerson è di applicare la sua procedura di base al "fluorographene" - una versione fluorurata del grafene che è una versione bidimensionale del Teflon - recentemente prodotta da Kostya S. Novoselov e Andre K. Geim presso l'Università di Manchester, che ha ricevuto il Premio Nobel 2010 per la scoperta del grafene. Il fluorografene normale sotto tensione dovrebbe essere considerevolmente più efficace nel respingere l'acqua rispetto all'ossido di grafene. Quindi ci sono buone probabilità che una versione "mattone" e una versione "tappeto" abbiano effetti estremi associati all'acqua, Figure di Dickerson.
