oh grafene è un cristallo bidimensionale formato da legami tra atomi di carbonio, con esagoni che formano qualcosa come una rete metallica o una rete di porte. Si tratta, quindi, di un altro allotropo sintetico del carbonio, proveniente da uno dei suoi allotropi naturali, la grafite, la stessa utilizzata nelle matite per la scrittura. Questo materiale ha proprietà straordinarie, come quelli mostrati di seguito:
é molto bene - è spesso un atomo;
é altamente resistente – è circa 200 volte più forte dell'acciaio e più forte del diamante, nelle sue proporzioni;
é flessibile;
Il grafene è un materiale leggero, flessibile, molto resistente e trasparente
ha un'elevata conduttività termica ed elettrica - la sua conduttività elettrica è 100 volte più veloce del rame, che è il conduttore più utilizzato al mondo. Gli studi iniziali hanno dimostrato che la velocità degli elettroni nel grafene è di 1000 km/s (60 volte più veloce del silicio, che è l'elemento attualmente utilizzato nei semiconduttori, transistor per
patatine fritte, celle solari e una moltitudine di circuiti elettronici) e può raggiungere una velocità di 3000 km/s con un'ottima qualità di questo cristallo;é impermeabile - riuscire a bloccare anche l'elio, gas estremamente leggero;
ha un'elevata durezza;
é molto leggero e sottile, come la fibra di carbonio, ma più flessibile. Con 1,0 grammo di grafene, è possibile coprire una superficie di 2700 m2;
ha meno effetto Joule – perde meno energia sotto forma di calore conducendo elettroni;
é trasparente - trasmette il 97,5% della luce;
é a buon mercato - la sua materia prima è abbondante (il grafene può provenire da qualsiasi materiale carbonioso);
può auto-ripararsi-Se.
Le proprietà di questo materiale hanno iniziato a essere ulteriormente studiate e divulgate nel 2004 dagli scienziati Andre Geim e Konstantin Novoselov, di Università di Manchester, che ha quindi ricevuto il Premio Nobel 2010 per la Fisica. Essi grafene ottenuto pulendo la superficie di una tavola di grafite, consumandola gradualmente con del nastro adesivo.. Quando hanno analizzato il residuo di grafite rimasto sul nastro al microscopio atomico, hanno visto che questi residui mantenevano la struttura cristallina esagonale della grafite e che aveva anche una peculiare disposizione simmetrica degli elettroni che ne aumentava la conducibilità. Nel grafene, gli elettroni si comportano come se non avessero massa. I test hanno dimostrato che funzionava molto bene come transistor.
Andre Geim e Konstantin Novoselov hanno vinto il Premio Nobel per la Fisica 2010 per le scoperte relative al grafene *
Come mostrato nel testo allotropia del carbonio, la grafite è formata da lastre o strati di esagoni che si attraggono l'un l'altro nello spazio. Il grafene è formato da una sola di queste lastre, di proporzioni nanometriche (1 nanometro equivale a un miliardesimo di metro (10-9 m)). voi nanotubi di carbonio sono grafeni avvolti. L'altra forma allotropica sintetica del carbonio, il C60 (buckminterfullerene), è come il grafene piegato a forma di pallone da calcio.
Strutture allotrope di carbonio: grafene, grafite, C-60 e nanotubo di carbonio
Quindi, poiché tutte le qualità menzionate sono state trovate in un unico materiale, la ricerca sulle possibilità di utilizzare il grafene hanno fatto leva, promettendo di essere una rivoluzione tecnologico.
Tra i possibili applicazioni di grafene che potrebbe cambiare il mondo che conosciamo sono:
Esso hamostra flessibile che può essere piegato. Un esempio sono gli schermi di tavolettas e smartphone che, quando cadono, si rompono. Il grafene sarebbe usato per produrre a touch screen (touch screen), flessibile, trasparente e infrangibile. Sostituirebbe l'ITO (ossido di stagno drogato con indio) attualmente utilizzato negli schermi sensibili;
velocizzare internet. È stato dimostrato che il grafene è in grado di convertire le informazioni ottiche in elettriche a una velocità circa 100 volte superiore rispetto ai convertitori elettrici;
può essere utilizzato in elettronica per dissipare il calore;
Nella produzione di sensori, poiché il grafene è interamente formato dalla superficie;
Nei dispositivi fotonici;
Aindustria aerospaziale, navale, automobilistico e civile;
Nella produzione di compositi;
Aarea biomedica, ad esempio, per realizzare protesi flessibili e leggere nonché impianti;
nelle telecomunicazioni;
Nella produzione di energia, come nei pannelli solari, nelle celle a idrogeno e nelle batterie a lunga durata;
Su fotocamere più sensibili;
Su cavi ad alta velocità;
Nei quadri che assorbono energia.
La Comunità Europea ha lanciato un programma che stanzierà un miliardo di dollari alla ricerca sul grafene in diversi Paesi. La ricerca su questo materiale in Brasile viene svolta principalmente presso l'Universidade Presbiteriana Mackenzie, che ha investito 30 milioni di reais per creare il MackGrafe, un centro di ricerca sul grafene.
Resta da vedere quali applicazioni del grafene diventeranno effettivamente una realtà nella nostra società.
* Immagine protetta da copyright: torre76/Shutterstock.com
di Jennifer Fogaça
Laureato in Chimica
Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/grafenouma-revolucao-tecnologica.htm