E il grafene? Promesse mantenute e in attesa del materiale del futuro

E il grafene?  Promesse mantenute e in attesa del materiale del futuro

Sappiamo che il grafene è un foglio di carbonio spesso un singolo atomo con proprietà uniche. Ha una struttura cristallina esagonale monostrato ed è 200 volte più resistente dell'acciaio. È cinque volte più leggero dell'alluminio e ha proprietà elettriche o termiche uniche. Dalla sua scoperta abbiamo sentito promesse su come rivoluzionerà molte tecnologie e in alcuni casi lo ha fatto. E quante di queste promesse devono ancora essere mantenute oggi?

Ancora in sospeso ...

Il grafene è ottimo per touchscreen , OLED o LCD, ma nessuno ha ancora fatto il passo. Naturalmente, tutti sono chiari che in futuro avremo carta elettronica al grafene. Anche schermi mobili ultraleggeri con questo materiale, ma ... non ancora.

La sua curiosa permeabilità all'acqua, ma impermeabilità alla maggior parte degli altri liquidi e gas, lo rende ideale per la realizzazione di filtri. Ben presto sono emersi molti piani per costruire impianti di desalinizzazione con grafene. Sarà molto importante per molte aree del mondo poter ottenere facilmente acqua fresca. Ma nessuno di quei filtri è ancora uscito da un laboratorio .

schermo di grafene

Display OLED flessibile sperimentale

Sappiamo che la fibra di carbonio è molto usata per la struttura degli aeroplani e il prossimo passo sarà il grafene . Molto resistente, le sue proprietà elettriche miglioreranno la resistenza ai fulmini. Ed essendo di per sé un sensore per gli sforzi, oltre ad altri vantaggi. Un aereo ha circa 100 chilometri di filo e il grafene nella struttura potrebbe far risparmiare di più. Ma ... ancora una volta è qualcosa in cantiere.

Un'altra promessa del grafene è la sua efficacia per le celle fotovoltaiche. Quasi trasparente, un buon conduttore di calore ed elettricità, il suo comportamento in questo utilizzo è molto promettente. Sono previsti non solo parchi solari più economici ed efficienti di quelli attuali, ma anche meno inquinanti da produrre. In futuro potremmo persino indossare indumenti il ​​cui esterno carica il nostro cellulare grazie al grafene. Ma, come le altre promesse, sarà in un futuro più o meno lontano.

Resistente e conduttivo

Alcuni degli usi attuali e attuali del grafene sono legati alla sua resistenza meccanica. Basta aggiungerlo ad altri materiali per moltiplicarne la forza . I metalli o le plastiche ne traggono vantaggio e questi composti sono già utilizzati nella tecnologia aerospaziale, nella costruzione o nei dispositivi mobili. Esiste già una prima mescola di gomma per pneumatici che contiene grafene. Perpetuus Carbon (UK) produce grafene e ha sviluppato un additivo composto di gomma con il materiale magico che è già utilizzato negli pneumatici per biciclette e raggiungerà le auto.

pneumatici in grafene

Pneumatici per biciclette con grafene

D'altra parte, il grafene è il miglior conduttore di calore al mondo. Poiché è anche resistente e leggero, è ideale per l'uso su parti che richiedono la conduzione o la dissipazione del calore. È noto che almeno un grande produttore di telefoni cellulari utilizza un foglio di grafene per trasportare il calore dai chip alle aree più calde all'interno del cellulare.

Supercondensatori

Un uso subito visto del grafene è stato quello di produrre condensatori. Un condensatore è un componente elettronico che accumula carica elettrica. A differenza di una batteria, non ha praticamente alcuna perdita tra carica e scarica. Inoltre, questi caricamenti e download possono essere molto veloci. Ma fino a poco tempo fa non c'erano condensatori enormi: sono supercondensatori.

Grafene (2)

Il tram cinese si muoveva con supercondensatori al grafene

La sua più grande applicazione attuale è nei veicoli elettrici. Ma molto più grande di un'auto o di una moto: autobus, tram o treni. Quando uno di questi veicoli azionati elettricamente frena, i suoi motori generano un'enorme quantità di potenza in un tempo molto breve. Solo un supercondensatore può ricevere questa energia e immagazzinarla, poiché le batterie richiedono più tempo. E poi restituisci quell'energia per andare avanti. Il produttore cinese CRRC ha già due modelli con grafene. Uno per gli autobus, in grado di spostarlo fino a 10 chilometri dopo la ricarica in un solo minuto. Un altro, per i tram, si carica in 30 secondi e sposta il tram fino a 6 chilometri . Nella sua fabbricazione è contaminato molto meno rispetto ai materiali tradizionali e non hanno rischi di esplosione.

Per auto o scooter

Zap & Go è un'azienda britannica che produce anche supercondensatori con ioni di carbonio e grafene. Il suo obiettivo è sostituire molte delle attuali batterie al litio: scooter, trapani, aspirapolvere ... o automobili. Nate come azienda parallela all'Università di Oxford, sono molto vicine a dove sono nate le prime batterie al litio 40 anni fa. Ora arriva il turno di questa nuova tecnologia, più economica da produrre su larga scala, più verde, più sicura e più durevole. Una "batteria" al grafene (supercondensatore) può durare dai 20 ai 30 anni durante il normale utilizzo.

E il grafene?  Promesse mantenute e in attesa del materiale del futuro

Supercondensatori con grafene e nanotubi di carbonio

Un altro importante produttore è la tedesca Skeleton Technologies. Hanno brevettato un tipo di ultracondensatore che utilizza una struttura a nanotubi di grafene. Sono stati tra i primi a lanciarsi in questa tecnologia e giocano con un vantaggio. Vendono "batterie" di diverse dimensioni, e sono state utilizzate in competizione (KERS in F1 o World Endurance), in alcune auto (sistema start-stop ai semafori) o nell'Agenzia spaziale europea per diversi sistemi spaziali. Si sono anche specializzati in grandi applicazioni, ad esempio per accumulare energia negli impianti eolici. Quando c'è molto vento, l'energia in eccesso viene conservata in modo che nei momenti di calma possa continuare a essere inviata.

Come vediamo a poco a poco, stanno arrivando applicazioni del materiale "magico" grafene, anche se alcune delle più attese ci faranno ancora aspettare.