Gli scienziati hanno preso ispirazione da uno dei materiali naturali più antichi per sfruttare le straordinarie qualità del grafene, un set di materiali per rivoluzionare i campi dai computer e dalle batterie ai materiali compositi.

Pubblicato oggi in Comunicazioni sulla natura , uno studio della Monash University guidato dal professor Dan Li ha stabilito, per la prima volta, un modo efficace per formare il grafene, che normalmente esiste in strati molto sottili, in utili forme tridimensionali rispecchiando la struttura del sughero.

Il grafene si forma quando la grafite viene scomposta in strati dello spessore di un atomo. In questa forma, è molto forte, chimicamente stabile e un ottimo conduttore di elettricità. Ha una vasta gamma di potenziali applicazioni, da batterie in grado di ricaricarsi in pochi secondi, a scaffold di tessuti biologici per l'uso nel trapianto di organi e persino nella rigenerazione.

Professor Li, dal Dipartimento di Ingegneria dei Materiali, detto che la ricerca precedente si era concentrata principalmente sulle proprietà intrinseche e sulle applicazioni dei singoli fogli, mentre il suo team ha affrontato la sfida di ingegnerizzare i fogli in strutture 3D macroscopicamente utilizzabili.

"Quando i fogli di grafene atomico vengono assemblati insieme per formare strutture 3D, normalmente finiscono con monoliti porosi che sono fragili e hanno prestazioni scadenti, " ha detto il professor Li.

"In genere si pensava che fosse altamente improbabile che il grafene potesse essere ingegnerizzato in una forma elastica, il che significa che si riprende bene dallo stress o dalla pressione."

I ricercatori hanno utilizzato il sughero, che è leggero ma resistente, come modello per vincere questa sfida.

Dottorando, Ling Qiu, anche dal Dipartimento di Ingegneria dei Materiali, dette tecniche moderne hanno permesso agli scienziati di analizzare la struttura di tali materiali e replicare il design efficiente della natura.

"Le fibre nelle pareti cellulari del sughero sono strettamente impaccate per massimizzare la resistenza e le singole cellule si collegano in una struttura a nido d'ape che rende il materiale molto elastico, " Ha detto il signor Qiu.

Utilizzando un metodo chiamato freeze casting, i ricercatori sono stati in grado di formare grafene chimicamente modificato in una struttura 3D che imitava il sughero. I blocchi di grafene prodotti erano più leggeri dell'aria, in grado di supportare oltre 50, 000 volte il loro peso, buoni conduttori di elettricità e altamente elastici - in grado di recuperare da oltre l'80% di deformazione.

"Siamo stati in grado di preservare efficacemente le straordinarie qualità del grafene in una forma 3D elastica, che apre la strada a indagini su nuovi usi del grafene, dall'aerospaziale all'ingegneria dei tessuti, " ha detto il professor Li.

"Imitare la struttura del sughero ha reso possibile ciò che si pensava fosse impossibile".