[:en]di Naike Cogliati

Come sappiamo, il grafene è un materiale estremamente leggero con eccezionali proprietà meccaniche.
E’ 100 volte più forte dell’acciaio, come conduttore di elettricità funziona meglio del rame, è un eccellente conduttore di calore, quasi trasparente, ma così denso che nemmeno l’elio riesce ad attraversarlo.

Vediamo ora qualche applicazione pratica per capire meglio le sue potenzialità.

Un sensore di grafene posizionato sulla superficie dei denti ha proprietà antipatogene, è in grado cioè, di segnalare le malattie batteriche. Il dispositivo riesce a trasmettere messaggi che segnalano i batteri a livello delle singole cellule utilizzando la tecnologia wireless.

Il sensore è stato stampato su di una piccola griglia di grafene a sua volta appoggiato su un sottile strato di seta trasparente. Dopo aver posizionato il dispositivo di seta-grafene sul dente, l’area è stata risciacquata con acqua, sciogliendo il supporto di seta lasciando il circuito ultra-sottile in posizione. Quando il sensore è interrogato tramite un’antenna esterna, l’individuazione delle concentrazioni batteriche è tempestiva. Il controllo wireless, la flessibilità e la natura non tossica del grafene permettono a quest’ultimo di interfacciarsi direttamente con il tessuto biologico.

I ricercatori dell‘Istituto Nanoscienze del Consiglio nazionale delle Ricerche (Cnr-Nano), in collaborazione con le Università di Cambridge e di Montepellier, hanno messo a punto un sensore al grafene capace di rivelare con estrema velocità e precisione le onde elettromagnetiche di frequenza terahertz, superando qualitativamente di gran lunga le tecnologie esistenti. Il dispositivo potrebbe essere presto utilizzato nel campo della sicurezza e dei controlli di qualità (body e food scanner), per la capacità delle onde terahertz di penetrare vestiti, bagagli, scatole e imballaggi senza rischi per la salute.

Sopra: la radiografia di una confezione in cartone contenente capsule da caffè in alluminio. L’immagine prodotta dal sensore mostra chiaramente e con buona risoluzione le capsule e le intercapedini di aria comprovando l’efficacia dello strumento.

L’istituto di nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (Nano-Cnr), in collaborazione con i colleghi del Cnrs di Grenoble e del Karlsruhe Institute of Technology, hanno scoperto che una ragnatela di grafene è capace di catturare singole molecole magnetiche e di misurare il campo da esse generato con una precisione mai ottenuta in precedenza, addirittura 100 volte superiore al record di sensibilità.

Questo traguardo segna un importante passo avanti nel campo della spintronica (l’elettronica potenziata dalla componente magnetica, lo spin) e potrebbe essere alla base della realizzazione di memorie ad alta densità.

Grafene 3D Lab ha messo in vendita un filamento conduttivo in grafene per la stampa 3D chiamato Black Magic 3D. Il filo è supportato da una base in PLA , alla quale conferisce maggiore forza meccanica, che permette la compatibilità con le stampanti 3D in commercio. Infinite sono le potenzialità del grafene sotto questa forma, a partire dalle parti conduttive per i circuiti elettrici e per l’elettronica, fino ai sensori tattili.

Un gruppo di ricercatori della Zheijiang University guidato dal professor Gao Chao, hanno creato il materiale più leggero al mondo, il Graphene Aerogel che pesa appena 0,16 milligrammi per centimetro cubico.

Si tratta di una sorta di spugna fatta di carbonio liofilizzato e ossido di grafene. Questo aerogel al grafene ha una densità inferiore a quella dell’elio e doppia rispetto a quella dell’idrogeno, assorbe a grande velocità fino a 900 volte il proprio peso in olio o acqua (un grammo dell’aerogel di grafene può assorbire 68,8 grammi di materali organici al secondo) ed è estremamente elastico.

Dalla compressione del grafene si può ottenere un foglio sottile come la carta, dieci volte più forte di una lamiera di acciaio, infinitamente durevole e completamente riciclabile.

Con le lenti a contatto in grafene, create da Zhaohui Zhong dell’Università americana del Michigan, è ora possibile vedere al buio. Per il momento però le lenti al grafene verranno utilizzate per le fotocamere ‘applicabili’ all’uomo. Queste fotocamere all’infrarosso potranno percepire al buio oggetti e persone tramite la temperatura, aiutare i medici a monitorare il flusso sanguigno all’interno del corpo e individuare prodotti chimici dispersi nell’ambiente.

I ricercatori della Rice University hanno scoperto che nastri di ossido di vanadio (dalla carica molto lenta e da una bassa conducibilità elettrica) rivestiti in grafene potrebbero costituire l’elettrodo migliore mai creato per le batterie agli ioni litio, utilizzati per caricare cellulari, pc portatili e auto elettriche. 
Questi nastri, migliaia di volte più sottili di un foglio di carta, rendono le batterie agli ioni litio in grado di ricaricarsi in 20 secondi e di mantenere il 90% della sua capacità iniziale dopo più di 1000 cicli. Grazie al grafene, dall’altissima conducibilità elettrica, si favorisce la diffusione ultra veloce sia di ioni litio che di elettroni durante i processi di ricarica e di scarica risolvendo ottimamente le prestazioni elettrochimiche del vanadio.

I tessuti del futuro sono in grafene e per ora prodotti alle porte di Novara, a San Pietro Mosezzo, nei laboratori della multinazionale Prochimica novarese.

L’azienda ha, di recente, firmato un accordo con la società Directa plus di Lomazzo (Como), leader nella produzione del grafene, per la creazione di tessuti con proprietà antistatiche, altamente conduttivi, schermanti per le onde elettromagnetiche e addirittura riscaldanti per il corpo umano.
Potremo vedere in commercio a breve t-shirt sportive che si riscaldano d’inverno e si rinfrescano d’estate o pannelli in maglia che schermano le pareti degli aeroporti dalle onde elettromagnetiche.

Jonathan Coleman, professore di chimica-fisica del Trinity College di Dublino, ha persino scoperto un metodo per la produzione casalinga dei fogli di grafene.

Bastano un frullatore, grafite in polvere (il materiale di cui sono fatte le matite) e un “esfoliante liquido”. Mescolando, infatti, ad alta velocità questo miscuglio, la grafite si scompone e rilascia grafene in strati sulle pareti del mixer senza danneggiare la sua struttura bidimensionale. Il liquido ottenuto può essere steso su una superficie a modi film, usato come vernice o additivato ad altri materiali al fine di rafforzarne le proprietà.

In breve, un super-materiale tanto invisibile quanto indispensabile per il futuro delle tecnologie.[:]