Nonostante la sua sottigliezza, il grafene è incredibilmente resistente, leggero, flessibile e trasparente. Presenta inoltre una straordinaria conduttività elettrica e termica, un'elevata area superficiale e impermeabilità ai gas. Dai transistor ad alta velocità ai biosensori, vanta una versatilità senza rivali nelle applicazioni.

Il grafene nanocellulare (NCG) è una forma specializzata di grafene che raggiunge un'ampia superficie specifica impilando più strati di grafene e controllandone la struttura interna con una morfologia cellulare su scala nanometrica.

NCG è ambito per il suo potenziale di miglioramento delle prestazioni di dispositivi elettronici, dispositivi energetici e sensori. Ma il suo sviluppo è stato ostacolato da difetti che si verificano durante il processo di produzione. Spesso compaiono crepe durante la formazione di NCG e gli scienziati sono alla ricerca di nuove tecnologie di elaborazione in grado di fabbricare NCG omogenei, privi di crepe e senza giunzioni su scale adeguate.

"Abbiamo scoperto che gli atomi di carbonio si autoassemblano rapidamente in NCG privi di crepe durante la deallegazione del metallo liquido di un precursore amorfo di Mn-C in un bismuto fuso", afferma Won-Young Park, uno studente laureato presso l'Università di Tohoku.

I risultati sono pubblicati sulla rivista Advanced Materials .

Il deallegamento è una tecnica di lavorazione che sfrutta la variabile miscibilità dei componenti della lega in un bagno di metallo fuso. Questo processo corrode selettivamente alcuni componenti della lega preservandone altri.

Park e i suoi colleghi hanno dimostrato che gli NCG sviluppati con questo metodo mostravano un'elevata resistenza alla trazione e un'elevata conduttività dopo la grafitizzazione. Inoltre, hanno messo alla prova il materiale in una batteria agli ioni di sodio (SIB).

"Abbiamo utilizzato l'NCG sviluppato come materiale attivo e collettore di corrente in un SIB, dove ha dimostrato un'elevata velocità, una lunga durata e un'eccellente resistenza alla deformazione. In definitiva, il nostro metodo per realizzare NCG senza crepe consentirà di aumentare le prestazioni e flessibilità dei SIB:una tecnologia alternativa alle batterie agli ioni di litio per determinate applicazioni, in particolare nello stoccaggio di energia su larga scala e nei sistemi di alimentazione stazionari in cui le considerazioni su costi, sicurezza e sostenibilità sono fondamentali."