Il cellulare si ricarica in 20 minuti, l’auto elettrica in 8. Il potente conduttore rivoluziona il mondo delle batterie.
Un materiale ricco di proprietà: scopriamo che cos’è il grafene per batterie
Il grafene è costituito da milioni di atomi di carbonio disposti l’uno accanto all’altro in una struttura esagonale. Il reticolo è una “pellicola” finissima, un milione di volte più sottile di un capello umano. Il grafene è il componente base che si utilizza, ad esempio, per la realizzazione della grafite delle mine delle matite. Se la grafite possiede una struttura 3D,
il grafene è 2D. Questo materiale bidimensionale è stato isolato per la prima volta nel 2004, utilizzando un pezzo di nastro adesivo per “staccare” gli strati sottili dalla grafite. La
bidimensionalità del grafene è all’origine di una serie di proprietà che lo rendono adatto a una grande varietà di utilizzi. Il materiale infatti è:
- Sottile e leggero, adatto per la telefonia, l’aeronautica e il settore meccanico
- Forte, più dell’acciaio e del diamante, quindi ha una maggiore resistenza all’usura
- Flessibile e trasparente, utilizzabile per schermi pieghevoli di smartphone o per dispositivi indossabili
- Conduttore elettrico molto efficace, perfetto per batterie di telefoni al grafene, computer e auto
I metodi di produzione del grafene, vantaggi e limiti
Per poter essere utilizzato, il grafene deve possedere una purezza e una qualità straordinarie. A oggi esistono diversi metodi di estrazione del grafene. Innanzitutto, la
deposizione chimica da vapore per ottenere il grafene a partire dal metano. Esiste poi
l’esfoliazione in fase liquida, ossia un metodo che utilizza gli ultrasuoni per “scuotere” la grafite e separare i suoi strati. Infine, si può utilizzare l’
esfoliazione meccanica della grafite mediante particolari reagenti chimici.
Nonostante i grandi vantaggi del grafene, questi metodi di estrazione del materiale hanno purtroppo dei punti deboli. Le condizioni di preparazione devono essere estremamente precise, mentre impiegare reagenti chimici aggressivi e inquinanti crea problemi di smaltimento sostenibile. Il Gac Group afferma che, per la propria
batteria al grafene per veicoli, ha utilizzato una
tecnologia di produzione 3D, semplice, stabile ed efficiente. Il metodo innovativo permette di
abbattere i costi di produzione a un decimo delle tecniche tradizionali.
La ricerca sul grafene in Italia: tecnologie biomediche, packaging elettronico, ottica e aeronautica
- L’ISC (Istituto Sistemi Complessi) di Roma ha dimostrato che il grafene può essere sfruttato per la realizzazione di rivestimenti antibatterici, nonché per limitare il danneggiamento da laser dei tessuti biologici.
- L’Istituto SPIN Superconduttori di Genova punta a sfruttare al massimo la proprietà di ultra-conduttore del materiale per batterie al grafene potenziate.
- L’Istituto di Scienze Applicate di Pozzuoli lavora sul grafene per massimizzare la raccolta di energia solare.
- L’ Istituto per i Polimeri di Napoli studia come impiegare il grafene nel packaging elettronico e alimentare.
- L’Istituto Nazionale di Ottica di Firenze si serve del grafene per realizzare laser di massima potenza.
- L’Istituto ISOF di Bologna punta alla realizzazione di batterie al grafene, sensori, antenne e materiali per l’aeronautica.
mars.nasa.gov
