Gli scienziati hanno spostato il grafene, il foglio di carbonio incredibilmente resistente e conduttivo dello spessore di un singolo atomo, un passo significativo lungo il percorso dalla novità del laboratorio a materiale commercialmente valido per nuove applicazioni elettroniche.

Ricercatori dell'Università di Manchester, insieme a BGT Materials Limited, un produttore di grafene nel Regno Unito, hanno stampato un'antenna a radiofrequenza utilizzando inchiostro di grafene compresso. L'antenna ha funzionato abbastanza bene da renderla pratica per l'uso in tag di identificazione a radiofrequenza (RFID) e sensori wireless, hanno detto i ricercatori. Anche meglio, l'antenna è flessibile, ecologico e potrebbe essere prodotto in serie a basso costo. I ricercatori presentano i loro risultati sulla rivista Lettere di fisica applicata .

Lo studio dimostra che il grafene stampabile è ora pronto per l'uso commerciale in applicazioni a radiofrequenza a basso costo, disse Zhirun Hu, ricercatore presso la School of Electrical and Electronic Engineering dell'Università di Manchester.

"Il punto è che il grafene non è più solo una meraviglia scientifica. Molto presto porterà molte nuove applicazioni nella nostra vita quotidiana, " ha aggiunto Kostya S. Novoselov, dalla Scuola di Fisica e Astronomia dell'Università di Manchester, che ha coordinato il progetto.

Il grafene si inchiostra

Poiché il grafene è stato isolato e testato per la prima volta nel 2004, i ricercatori si sono sforzati di fare un uso pratico delle sue incredibili proprietà elettriche e meccaniche. Uno dei primi prodotti commerciali fabbricati dal grafene era l'inchiostro conduttivo, che può essere utilizzato per stampare circuiti e altri componenti elettronici.

L'inchiostro al grafene è generalmente a basso costo e meccanicamente flessibile, vantaggi rispetto ad altri tipi di inchiostro conduttivo, come soluzioni a base di nanoparticelle metalliche.

Per fare l'inchiostro, i fiocchi di grafene sono mescolati con un solvente, e talvolta viene aggiunto un legante come l'etilcellulosa per aiutare l'inchiostro a attaccarsi. L'inchiostro al grafene con leganti di solito conduce l'elettricità meglio dell'inchiostro senza legante, ma solo dopo il materiale legante, che è un isolante, viene scomposto in un processo ad alta temperatura chiamato ricottura. Ricottura, però, limita le superfici su cui è possibile stampare l'inchiostro al grafene perché le alte temperature distruggono materiali come carta o plastica.

Il gruppo di ricerca dell'Università di Manchester, insieme a BGT Materials Limited, trovato un modo per aumentare la conduttività dell'inchiostro al grafene senza ricorrere a un legante. Ci sono riusciti prima stampando e asciugando l'inchiostro, e poi comprimendolo con un rullo, simile al modo in cui la nuova pavimentazione viene compressa con un rullo compressore.

La compressione dell'inchiostro ha aumentato la sua conduttività di oltre 50 volte, e il risultante "laminato di grafene" era anche quasi due volte più conduttivo del precedente inchiostro al grafene realizzato con un legante.

L'elevata conduttività dell'inchiostro compresso, che ha consentito un'efficiente radiazione a radiofrequenza, è stato uno degli aspetti più entusiasmanti dell'esperimento, Ha detto Hu.

spianare la strada alle antenne, Sensori senza fili, e altro

I ricercatori hanno testato il loro laminato di grafene compresso stampando un'antenna in grafene su un pezzo di carta. L'antenna misurava circa 14 centimetri di lunghezza, e 3,5 millimetri di diametro e potenza di radiofrequenza irradiata in modo efficace, disse Xianjun Huang, che è il primo autore dell'articolo e un dottorando nel Gruppo Microonde e Comunicazioni della Scuola di Ingegneria Elettrica ed Elettronica.

Stampa elettronica a buon mercato, materiali flessibili come carta e plastica potrebbero significare che la tecnologia wireless, come i tag RFID che attualmente trasmettono informazioni identificative su qualsiasi cosa, dal bestiame alle parti di automobili, potrebbe diventare ancora più onnipresente.

La maggior parte dei tag RFID commerciali sono realizzati con metalli come alluminio e rame, Huang ha detto, materiali costosi con processi di fabbricazione complicati che ne aumentano i costi.

"I tag RFID a base di grafene possono ridurre significativamente i costi grazie a un processo molto più semplice e a un costo del materiale inferiore, " Ha detto Huang. Il team dell'Università di Manchester e di BGT Materials Limited ha in programma di sviluppare ulteriormente tag RFID abilitati al grafene, così come sensori ed elettronica indossabile.