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Jul 26, 2023

"Stiamo trasformando i rifiuti in grafene"; È 200 volte più resistente dell'acciaio, più sottile della carta e prodotto con vecchi pneumatici e fondi di caffè

Nel mondo della scienza, il grafene è un argomento che ha catturato l'attenzione di tutti. Questo straordinario materiale, costituito da un singolo strato di atomi di carbonio disposti in una struttura a nido d'ape, possiede

Nel mondo della scienza, il grafene è un argomento che ha catturato l'attenzione di tutti.

Questo straordinario materiale, costituito da un unico strato di atomi di carbonio disposti in una struttura a nido d'ape, possiede proprietà straordinarie. È 200 volte più resistente dell'acciaio, più conduttivo del rame, più sottile della carta e straordinariamente flessibile, capace di allungarsi fino al 125% della sua lunghezza originale.

Con caratteristiche così eccezionali, non c’è da meravigliarsi che si prevede che il grafene rivoluzionerà vari settori nel prossimo futuro. Si ipotizza addirittura che il grafene svolgerà un ruolo cruciale nella costruzione del tanto atteso ascensore spaziale.

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Avadain Inc. è un'azienda con sede negli Stati Uniti specializzata nella produzione di scaglie di grafene di alta qualità a basso costo utilizzando il suo processo brevettato ed ecologico. I suoi fiocchi di grafene di alta qualità sono adattati alle preferenze del settore. L’azienda punta a oltre l’80% del mercato globale stimato di 100 miliardi di dollari per scaglie di grafene grandi, sottili e quasi prive di difetti in prodotti high-tech.

Il grafene esiste in varie forme e ci sono vari modi per produrlo oltre al metodo di Avadain. I singoli fogli di grafene sono ideali per l'elettronica e l'ottica e possono essere prodotti tramite deposizione chimica di vapori, ma solo in piccole quantità. Per ottenere grandi volumi, le aziende utilizzano comunemente l’esfoliazione liquida, una tecnica che prevede l’uso di acidi, solventi e macinazione meccanica per tagliare le scaglie di grafene dai pezzi di grafite. Questo metodo in genere produce minuscole piastrine composte da 20 a 50 strati di grafene.

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Nel 2014, il chimico James Tour e il suo team della Rice University hanno scoperto un metodo per creare una forma pura di grafene, composta solo da pochi strati, utilizzando un laser per eliminare il nerofumo, un carbonio amorfo. L’intenso calore generato da brevi impulsi laser ha rotto i legami tra gli atomi di carbonio e, quando il carbonio si è raffreddato, si è fuso nel grafene, la struttura più stabile. Questo approccio produceva ancora solo piccole quantità di grafene e richiedeva una quantità significativa di energia.

Luong Xuan Duy, uno studente laureato che lavora con Tour, si è imbattuto in una ricerca che ha dimostrato la creazione di nanoparticelle metalliche attraverso lo zapping elettrico, simile all'approccio utilizzato per la produzione di grafene tramite laser. Duy si chiedeva se questo metodo potesse essere applicato per riscaldare una fonte di carbonio e generare grafene.

Dopo aver sperimentato una fiala di vetro contenente nerofumo e averla sottoposta a 400 volt di elettricità per circa 200 millisecondi, ha prodotto con successo il grafene. Inizialmente, i risultati erano scadenti, ma dopo le regolazioni, un brillante lampo bianco-giallastro indicava che la temperatura all'interno della fiala aveva raggiunto circa 3000 Kelvin. I test chimici hanno confermato la produzione di grafene.

Il grafene prodotto utilizzando questo metodo si è rivelato ideale per applicazioni di massa. A differenza della grafite, dove gli atomi di carbonio si accumulano secondo uno schema regolare, gli atomi di carbonio condensati in questo grafene non hanno abbastanza tempo per allinearsi, risultando in una struttura chiamata grafene turbostatico. In questo materiale, gli strati di grafene sono disposti uno sopra l'altro con diverse angolazioni.

Secondo Duy, questo è vantaggioso perché il grafene turbostatico, quando aggiunto a solventi come l’acqua, rimane sospeso senza grumi. Ciò consente a ciascuna particella del materiale di interagire efficacemente con il composito.