Che cos’è il grafene? Materiale ecosostenibile con infinite applicazioni

Mai sentito parlare di grafene? Si tratta di un materiale estremamente versatile, costituito da un singolo strato di atomi di carbonio disposti a esagono a una distanza costante tra loro di 0,142 nanometri. Un materiale cristallino puramente bidimensionale (come non ne esistono in natura). Tra le sue proprietà: leggerezza, resistenza (100 volte più dell’acciaio), flessibilità (5 volte più dell’acciaio), trasparenza, ottima conducibilità (termica, elettrica ed elettronica), impermeabilità.

Il campo dei suoi impieghi potrebbe essere sterminato, in elettronica e in varie tecnologie come perfetto sostituito del silicio (che supera ampiamente nella velocità di conduzione degli elettroni). E si tenga presente che il silicio è una risorsa molto cara e prossima all’esaurimento.

Il grafene è stato scoperto dagli scienziati André Geim e Kostya Novoselov, premio Nobel per la fisica nel 2010. Proprio loro hanno indicato il settore del fotovoltaico come applicazione perfetta dell’innovativo materiale. Si stanno infatti studiando le sue capacità come conduttore elettrocatalitico – previ opportuni trattamenti – da usare in luogo del platino nelle celle a combustibile per immagazzinare idrogeno. Dei supporti flessibili e trasparenti costituiti da monostrati di carbonio potrebbero essere impiegati per migliorare l’efficienza delle superfici fotovoltaiche dei pannelli solari.

Tra le altre applicazioni possibili: articoli di elettronica trasparenti e flessibili, bionsensori, supercapacitori che sostituiscano le attuali batterie, compositi ultraleggeri per costruire veicoli e aerei. Con il grafene si prospetta perciò un boom della green economy.

Un altro punto a favore della sostenibilità è il fatto che questo materiale monomolecolare è estraibile da oggetti di uso comune – forse da qualsiasi materiale contenente l’elemento carbonio, per esempio vetro, cibo e perfino escrementi. Il processo di estrazione per il momento non è alla portata di tutti, poiché richiede supporti di rame in fogli in forni alimentati da gas di argon e idrogeno portati a una temperatura di 1900 °C nei quali il materiale “estrattivo” si decompone sotto il foglio di rame, mentre sopra di esso si sedimentano impurità e materiali di scarto.

Un materiale pieno di promesse, dunque, capace di rivoluzionare il mondo senza fare del male alla Terra.

Per approfondire: Le applicazioni del grafene e la sezione apposita del sito CNR.