Il grafene è un materiale che ha conquistato fin dai suoi albori il mondo scientifico. Le sue proprietà uniche lo hanno reso un materiale così promettente che le ipotesi di applicazioni industriali sono tantissime. Vediamo con uno sguardo d’insieme e non troppo tecnico in cosa consiste la rilevanza di questo materiale.

Cos’è il grafene

Il grafene è un reticolo 2D di atomi di carbonio legati tra loro da un legame covalente, disposti in modo esagonale. Come i diamanti e la grafite, è quindi chimicamente costituito unicamente da carbonio, solo che in questo caso il carbonio si dispone su un solo strato.

Gli atomi di carbonio del grafene formano un reticolo esagonale noto come struttura a nido d’ape, in cui ogni atomo di carbonio è legato ad altri tre, creando una struttura forte e stabile, ma anche molto flessibile. Il legame carbonio-carbonio nel grafene è uno dei più forti legami covalenti conosciuti, il che rende il grafene estremamente resistente alla rottura, oltre che molto stabile e non reattivo.

Proprietà meccaniche del grafene

Il grafene è noto per le sue notevoli proprietà meccaniche, al punto che è uno dei materiali più resistenti conosciuti dall’uomo, con una resistenza alla trazione di oltre 130 gigapascal (GPa). È anche incredibilmente leggero, con una densità di soli 2,25 grammi per centimetro cubo (g/cm3). È evidente come queste proprietà rendano il grafene un materiale ideale per l’utilizzo in molti settori diversi, tra cui quello aerospaziale, automobilistico e delle costruzioni. Il grafene può essere utilizzato per realizzare materiali più resistenti e leggeri, che possono migliorare le prestazioni e l’efficienza di questi settori.

È anche un eccellente conduttore di elettricità e calore, il che lo rende un materiale prezioso per l’industria elettronica e delle energie rinnovabili.

Non dimentichiamo poi che il grafene è trasparente, il che significa che può essere utilizzato in applicazioni in cui altri materiali sarebbero troppo opachi. 

Applicazioni industriali

Il grafene ha il potenziale per rivoluzionare molti settori diversi. Già trova applicazione nell’industria aerospaziale, dove viene utilizzato per creare materiali più resistenti e leggeri, in grado di ridurre il peso degli aeroplani, migliorando l’efficienza del carburante e riducendo le emissioni.

Nell’automotive poi il grafene viene utilizzato per migliorare la sicurezza e l’efficienza di auto e camion.

Ma soprattutto, il grafene può essere utilizzato per realizzare calcestruzzo più resistente e durevole, nel settore edilizio, e quindi può sostituire materiali attualmente impiegati nella costruzione di edifici e ponti.

Nell’elettronica il grafene è un uomo per tutte le stagioni: non solo eccellente conduttore, ma anche leggerissimo e – ripetiamo – trasparente.

Non sappiamo quali novità ci riserverà il futuro, anche perché la ricerca sul grafene è ancora in corso. Quel che sappiamo è che molto probabilmente tra diverse decadi il grafene verrà considerato, al pari del GFRP, un materiale che ha rivoluzionato l’industria.