Grafene, un materiale che apre un nuovo futuro rinnovabile

Quali prospettive apre il grafene: un super-materiale dalle proprietà termiche, meccaniche ed elettroniche assolutamente sbalorditive, che potrebbe portare, tra le altre cose, a produrre celle solari assai più efficienti di quelle odierne, batterie dalla durata molto maggiore ed innovativi sistemi di immagazzinamento dell’idrogeno. Vediamo quale potrà essere la rivoluzione portata da questo materiale.

La comunità scientifica non ha problemi a sbilanciarsi: ci troviamo di fronte a una rivoluzione nella sfera dei materiali paragonabile a quanto assistito nel secolo scorso con l’introduzione dei polimeri per produrre plastica. Ma il grafene, questo sottilissimo strato di atomi di carbonio dalle proprietà eccezionali, potrebbe spingersi ancora più oltre.

Scoperto nei primi anni duemila da due ricercatori di Manchester, Andre Geim e Kostya Novoselov, che per questo motivo nel 2010 si sono aggiudicati il Nobel per la fisica, il grafene è uno strato monoatomico di atomi di carbonio organizzati secondo una struttura cristallina a celle esagonali che vanta proprietà eccezionali: ha la stessa flessibilità della plastica, ma una resistenza meccanica superiore di oltre cento volte rispetto all’acciaio.

Le sue proprietà termiche, elettroniche e ottiche (tra cui la trasparenza) sono incredibili, è capace di condurre elettricità e calore ad altissima efficienza e per questo potrebbe scrivere una nuova pagina per le rinnovabili.

Il campo delle applicazioni si prospetta di dimensioni enormi  e ancora non esattamente definito. A tal proposito l’Unione Europea ha deciso di varare “Graphene Flagship”, un progetto di ricerca da 1 miliardo di euro.

Il grafene e le rinnovabili: una nuova frontiera?

In passato avevamo accennato anche riguardo all’upgrade che il grafene potrebbe garantire allo sviluppo dei pannelli solari (vedi l’articolo  Graphexeter: un nuovo materiale che aumenta l’efficienza dei pannelli solari).

Questa è una delle applicazioni potenziali più notevoli per il grafene: in alcuni esperimenti di laboratorio, i ricercatori sono stati in grado di ottenere un livello di conversione di energia solare in energia elettrica fino al 60% superiore a quello medio delle migliori celle solari commerciali. Quindi, delle super-celle solari potrebbero essere all’orizzonte grazie proprio al grafene.

Ma non solo: il grafene potrebbe trovare impiego nella mobilità sostenibile attraverso la realizzazione di ultrabatterie, con capacità di immagazzinamento di energia oggi impensabili. Secondo i ricercatori dell’istituto per le nanoscienze del CNR (CNRnano) le batterie al grafene potrebbero durare più a lungo ed avere tempi di ricarica veloci, condizioni che suggeriscono un utilizzo per le auto elettriche del domani.

Inoltre, sono allo studio reticoli di grafene in grado di legare ed immagazzinare idrogeno, con la possibilità di creare serbatoi speciali che sbloccherebbero un empasse sinora decisiva per l’applicazione di questa tecnologia.

Per non parlare dell’elettronica di consumo, quella che permea la nostra vita di tutti i giorni: a questo proposito, è possibile immaginare che il grafene permetterà di dar forma a computer, smartphone e tablet flessibili, cavi di collegamento Internet estremamente veloci, aerei estremamente leggeri.

Insomma, delle belle prospettive di utilizzo di questo materiale, che ne dite?

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Ultimo aggiornamento il 21 Giugno 2024 da Rossella Vignoli