Cos’è il grafene e perché è il materiale del futuro

Il grafene è considerato il materiale del futuro e l'Italia è leader europeo nella ricerca delle sue molte applicazioni che spaziano dal settore automobilistico all'aerospaziale, dall'efficienza energetica alla medicina.

A Manchester, nel Regno Unito, dal 22 al 26 giugno, si terrà la Settimana del grafene per discutere di scienza, tecnologia e delle applicazioni pratiche del grafene, appunto. L’evento, sponsorizzato dall’Unione Europea, promette di riservare delle sorprese. Ma perchè dedicare al grafene una settimana di conferenze, workshop e dibattiti scientifici? Semplice: il grafene è  il materiale del futuro .

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Che cos’è il grafene?

Andiamo con ordine. Il grafene, ottenuto in laboratorio dalla grafite, per capirci, la parte che scrive della matita, a 10 anni di distanza dalla sua scoperta è considerato il “materiale delle meraviglie”. Scoperto da Konstantin Novoselov e Andre Geim dell’Università di Manchester nel 2004, motivo del Nobel a loro intestato nel 2010, il grafene ha la resistenza meccanica del diamante ed è flessibile come la plastica. Grazie al carbonio dei suoi atomi può condurre energia e calore e, essendo “bidimensionale”, è di fatto trasparente e leggerissimo. Un materiale dalle potenzialità infinite secondo gli studiosi che potrebbe essere usato per i touch screen di tablet e smartphone come per le batterie e addirittura per le retine artificiali.

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È per questo che la Commissione Europea ha deciso di finanziarne la ricerca con un miliardo di euro attraverso il Graphene Flagship Project, “per trasformare la ricerca scientifica su questo innovativo materiale in prodotti commercializzabili” come ha detto l’ex commissario all’Agenda Digitale Neelie Kroess.

Una quantità infinita di energia

Il grafene, avendo una superficie molto vasta, dovuta alla configurazione dei suoi atomi di carbonio che, disposti a formare un unico piano sottilissimo, permette di immagazzinare una grande quantità di energia, può essere usato per rendere più efficienti tutti i dispositivi che accumulano energia e la rilasciano. Come ad esempio gli alimentatori dei cellulari.

Tuttavia il grafene non è un buon semiconduttore – requisito essenziale per costruire circuiti logici e dispositivi elettronici dove però si deforma a contatto con altri metalli -, perciò per raggiungere questo obiettivo la ricerca da una parte studia come ibridarlo con altri elementi e dall’altra va alla ricerca di materiali simili come il Germanene. Ma l’obiettivo principale dell’utilizzo di questi materiali rimane lo stesso: una più efficiente produzione di energia nell’immediato futuro, dalle batterie alle celle solari fino all’immagazzinamento dell’idrogeno.

Il grafene come conduttore

Per consentire al grafene di meglio condurre energia elettrica un gruppo di studiosi ha trovato però il modo di andare oltre la sua capacità di condurre la corrente elettrica a temperatura ambiente e ha sviluppato una tecnica tutta italiana per accoppiare il grafene con l’ossido di alluminio, conservandone la struttura e la capacità di condurre energia elettrica. La tecnica si deve al gruppo di Alessandro Baraldi, docente e responsabile del Laboratorio di Scienze delle Superfici del Centro Elettra Sincrotrone Trieste che ci ha lavorato con scienziati danesi, spagnoli e inglesi.

Sempre in Italia, presso l’Istituto Italiano di Tecnologia a Genova esiste un gruppo di trenta ricercatori coordinati da Vittorio Pellegrini e Francesco Bonaccorso all’interno dei Graphene Labs che lavorano ad accoppiare il grafene con altri polimeri per ottenere plastiche biodegradabili, materiali isolanti e resistenti nell’edilizia, nel settore automobilistico ed aerospaziale. L’obiettivo delle sperimentazioni è principalmente di rendere il grafene un prodotto per manifattura di largo consumo e quindi gli sforzi sono concentrati nel produrlo a basso costo.

Anche le aziende italiane sono impegnate a produrre questa nuova “materia prima”, come la Directa Plus, azienda tecnologica fondata nel 2005 che, presso il Parco Scientifico Tecnologico ComoNext ha inaugurato da qualche mese le Officine del Grafene, il più grande impianto europeo per la generazione di fogli di grafene altamente puro con “impatto zero”, e un limitato uso di energia.

La soluzione made in Italy di Directa Plus

A Como Directa Plus, azienda italiana tra i più grandi produttori e fornitori di materiali a base grafene al mondo, ha in programma di quotarsi all’AIM di Londra nel 2016. Nata nel 2005 al Parco Scientifico Tecnologico ComoNext di Lomazzo, è specializzata in nanomateriali a base di grafene ed ha al suo attivo 36 brevetti. L’azienda tecnologica è uno dei maggiori produttori e fornitori di prodotti a base grafene identificati dal brand G+ e destinati ai mercati internazionali consumer e industriali.