Il grafene, un materiale straordinario: 20 possibili usi

Il grafene è un materiale con proprietà termiche, meccaniche, ottiche ed elettroniche sbalorditive: densità pari alla metà dell’alluminio, tensione di rottura 50 volte superiore a quella dell’acciaio, resistente a grandi variazioni di PH e temperatura, praticamente trasparente, sottilissimo, leggerissimo e capace di condurre elettricità e calore con enorme efficienza.

Qui solo alcuni possibili usi del materiale:

1. Celle solari sottilissime in grado di ottenere un livello di conversione di energia solare in energia elettrica fino al 60% superiore a quello dei migliori pannelli solari attualmente in commercio.
2. Aerei estremamente leggeri e che quindi possono anche essere elettrificati.
3. Batterie con capacità di immagazzinamento di energia e tempi di ricarica oggi impensabili.
4. Innovativi sistemi di immagazzinamento dell’idrogeno in reticoli di grafene. Potrebbero essere usati per creare generatori di elettricità mobili, alimentati dall’idrogeno estratto dall’aria.
5. Enormi passi avanti nell’elettronica di consumo: computer, smartphone e tablet pieghevoli, con display sottilissimi e resistenti. I dispositivi elettronici potranno essere stampati direttamente sui vestiti, rendendo così l’elettronica totalmente indossabile. Il segreto risiede negli inchiostri in grafene: un getto d’inchiostro infinitamente sottile proietterà circuiti su qualsiasi superficie.
6. Cavi di collegamento Internet estremamente veloci.
7. Transistor a bassissimo consumo per applicazioni portatili ed in grado di dissipare calore più efficientemente.
8. Ricoprendo il rame con un sottile strato di grafene è possibile diminuire la resistenza dei cavi utilizzati per collegare i transistor all’interno dei processori ed evitare che le performance del dispositivo crollino al diminuire delle dimensioni.
9. La sua struttura molecolare consente di creare dei fori di qualsiasi dimensione sulla sua superficie ed è perciò possibile utilizzarlo per equipaggiamenti molto piccoli e con costo energetico pari praticamente a zero, per il filtraggio e la desalinizzazione dell’acqua. Applicazioni ancora più fantascientifiche immaginano di usare un foglio di grafene con dei fori, per sequenziare frammenti di DNA in modo estremamente veloce.
10. Applicazioni nel mondo tessile: creare tessuti con proprietà antistatiche, altamente conduttivi, che schermano dalle onde elettromagnetiche e anche in grado di cambiare la temperatura del corpo umano a seconda dell’ambiente esterno.
11. Perfino grafene edibile: l’ultima scoperta sul grafene è che è facilmente stampabile sui cibi. Dei ricercatori americani sono riusciti ad incidere circuiti commestibili tramite un processo indotto da un laser, che crea una “schiuma fatta di piccole scaglie di grafene reticolato” sulla superficie del cibo, aprendo la strada ad alimenti etichettati che possono aiutarci a tracciare il cibo dalla fattoria alle nostre tavole.
12. Con le lenti a contatto in grafene sarà anche possibile vedere al buio. Attualmente utilizzate nelle fotocamere all’infrarosso, potranno essere impiegate per individuare prodotti chimici dispersi nell’ambiente o per monitorare il flusso sanguigno all’interno del corpo umano.
13. Il grafene ha il potenziale per influire anche sull’industria farmaceutica, abilitando la somministrazione mirata di componenti farmacologiche a livello cellulare oppure la creazione di impianti bionici, come le retine artificiali. Le nanoparticelle di grafene non sono tossiche fino alla concentrazione di 50 µg/ml. Questo significa che, a basse dosi, sono sicure per le applicazioni biomediche.
14. Sensori di impronte digitali che, sfruttando l’alta conduttività del grafene, sono in grado di realizzare immagini delle impronte in tempo reale. Un sensore così veloce potrebbe essere utilizzato nelle automobili al posto della chiave di accensione oppure rendere realtà le cosiddette smart gun (sensori di impronte digitali montati sul grilletto permetterebbero di attivare la pistola solo se impugnata dal proprietario).
15. Poiché il grafene è praticamente impermeabile, si potrebbe usare una mano di vernice a base di grafene per eliminare la corrosione e la ruggine. I ricercatori hanno persino dimostrato che vetri o lastre di rame ricoperte di vernice al grafene possono essere utilizzate come contenitori per acidi fortemente corrosivi.
16. Elettronica che può integrarsi con i sistemi biologici: potrebbe essere possibile impiantare gadget di grafene in grado di leggere il sistema nervoso o parlare con le cellule. Ciò potrebbe aiutare i medici a monitorare il corpo o persino a regolare i sistemi biologici per una salute ottimale.
17. Grazie allo sviluppo di una nuova tecnologia di elettrodi a base di grafene, è stata sviluppata una sorta di “carta da parati” incandescente, che fornisce una luce più piacevole e regolabile rispetto alle lampadine, e anche più efficiente dal punto di vista energetico. Insomma, delle pareti illuminate simili a quelle di “Tron” che potrebbero presto sostituire le lampadine.
18. Si stanno sviluppando anche chimere chimiche: composti di grafene e altri materiali, come un ibrido con la seta delle ragnatele, o con lo stesso diamante. Uno slime al grafene può sentire i passi di un ragno, mentre l’ossido di grafene è stato già impiegato per schermi olografici.
19. Utilizzando fogli di grafene, sono state realizzate costruzioni spugnose in 3D, 10 volte più dure dell’acciaio e decisamente più leggere. Ed è per questo connubio fra resistenza e leggerezza che il grafene è indicato come possibile materiale per la realizzazione di idee fantascientifiche come quelle degli ascensori spaziali e delle navi spaziali spinte da vele solari. Dobbiamo però ancora risolvere la questione dell’affidabilità di un cavo lungo 36 km, la lunghezza minima per un ascensore spaziale.
20. Può sorprendentemente essere sintonizzato per comportarsi come isolante, o addirittura come superconduttore a temperatura ambiente. In parole povere, lo stesso materiale può bloccare il flusso di elettroni o condurre un flusso elettrico senza alcuna resistenza. E come se non bastasse, nanonastri di grafene possono essere utilizzati come porte logiche nei computer quantistici, e accelererebbero di molto lo sviluppo degli stessi.