Grafene, il materiale ecosostenibile del futuro: ecco le sue possibili applicazioni "verdi"

Il grafene potrebbe essere veramente il materiale del futuro: resistente, flessibile, trasparente ed ottimo conduttore, infatti, si presta ad essere usato per una straordinaria quantità di applicazioni elettroniche e tecnologiche, non solo, quindi, nel settore del fotovoltaico, in cui potrebbe andare a sostituire il silicio, una risorsa costosa e in via di esaurimento.

Il grafene potrebbe essere veramente il materiale del futuro: resistente, flessibile, trasparente ed ottimo conduttore, infatti, si presta ad essere usato per una straordinaria quantità di applicazioni elettroniche e tecnologiche, non solo, quindi, nel settore del fotovoltaico, in cui potrebbe andare a sostituire il silicio, una risorsa costosa e in via di esaurimento.

Sono stati gli stessi componenti del comitato del Nobel, che hanno conferito l’ambito riconoscimento agli scienziati Andre Geim e Konstantin Novoselov, “scopritori” del grafene, ad indicare il settore del fotovoltaico come uno di quelli in cui l’innovativo materiale potrebbe avere un utilizzo assai proficuo. E sarebbe bellissimo, perché una scoperta scientifica molto importante e dalle implicazioni pratiche notevoli andrebbe a diretto vantaggio della sostenibilità e della green economy.

Senza contare, poi, che anche in Italia si stano facendo esperimenti sulle possibilità del grafene nel campo delle energie rinnovabili: presso i laboratori di Tecnica e Tecnologia dei Materiali del centro ENEA della Casaccia, infatti, si cerca il modo per agire sulle proprietà “elettrocatalitiche” del grafene, trattato opportunatamente in modo da aumentarne la conducibilità, ad esempio per utilizzarlo al posto del platino nelle celle a combustibile, così da ridurre i costi, ma ottenere alte prestazioni. Oppure proprio per il fotovoltaico di “terza generazione”, sostituendo il grafene con il silicio o, ancora, nelle celle a combustibile per immagazzinare idrogeno.

Presso l’ Università della California meridionale, poi, è stato realizzato un supporto flessibile e trasparente, basato su monostrati di carbonio, che può essere usato per aumentare l’efficienza dei pannelli solari. Infatti la trasparenza del grafene, accoppiata alle sue proprietà di conducibilità elettrica, lo rendono materiale ideale per la realizzazione di superfici fotovoltaiche ad alta efficienza.

Ma come è fatto il grafene, perché è così duttile ?

Si tratta di un unico foglio di atomi di carbonio legati tra loro in una struttura esagonale a una distanza costante di 0,142 nanometri che costituiscono un materiale cristallino realmente bidimensionale, sconosciuto in natura e dalle proprietà decisamente particolari: leggerezza e incredibile robustezza. Il grafene ha una densità di 0,77 mg per metro quadrato ma, allo stesso tempo, una resistenza meccanica superiore di 100 volte rispetto a quella dell’acciaio più robusto mai prodotto dall’uomo. Il grafene ha una enorme conducibilità elettronica che lo rende ideale per molte applicazioni diverse oltre a quelle già indicate.

Nel campo della medicina, ad esempio, il grafene può essere usato per velocizzare le analisi biologiche o genetiche oppure per costruire condensatori in grado di ricaricarsi in un millesimo di secondo: la base di partenza per realizzare delle batterie da utilizzare nell’alimentazione dei chip e magari, in futuro, anche per muovere veicoli elettrici.
Computer superveloci, analisi biologiche e genetiche immediate o pannelli solari ad alta efficienza: grazie al grafene, dunque, il futuro potrebbe essere veramente verde e a portata di mano.

Andrea Marchetti

Grafene, il materiale ecosostenibile del futuro: ecco le sue possibili applicazioni “verdi”

Ma come è fatto il grafene, perché è così duttile ?