Armature di grafene per l’elettronica del futuro: ricerca di UniTn e Fondazione Kessler

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grafene disposizione atomica
Pugno: «questi materiali disposti opportunamente, garantiscono una resistenza record, anche nell’ambiente ostico dello spazio»

grafene disposizione atomicaResistenza da record per le armature fatte con il grafene, quello che a buon diritto si definisce come il “materiale delle meraviglie” per le sue innumerevoli proprietà che non si finisce di scoprire: i suoi strati bidimensionali, composti solo da atomi di carbonio, garantiscono nel nanomondo (quello dei miliardesimi di metro) una resistenza che è 200 volte superiore a quella del materiale con cui sono realizzati i giubbotti antiproiettile.

La simulazione è stata realizzata presso l’Università di Trento e la Fondazione Bruno Kessler: pubblicata sulla rivista Acs Applied Materials and Interfaces, apre la strada allo sviluppo di nuovi materiali, ad esempio per rivestire e rendere più duraturi i sistemi elettronici dei veicoli spaziali che rischiano di essere colpiti da microdetriti. 

«I materiali più robusti attualmente in uso sono tutti multistrato: pensiamo ad esempio alle fibre di vetro, o al kevlar dei giubbotti antiproiettile, composto da fibre di carbonio intrecciate – spiega il coordinatore dello studio, Nicola Pugno, professore ordinario di scienza delle costruzioni presso il dipartimento di ingegneria civile, ambientale e meccanica dell’Università di Trento -. Insieme a Stefano Signetti e Simone Taioli abbiamo fatto la stessa cosa, ma su piccola scala ideando un’armatura di strati sovrapposti di grafene oppure di grafene e nitruro di boro». 

In una simulazione al computer, la nano-armatura è stata colpita con un “nano-proiettile” chiamato fullerene, ovvero una molecola di carbonio fatta di 60 atomi di carbonio che ha la forma di una sfera cava. «Abbiamo ottenuto dei numeri impressionanti – afferma Pugno -. L’armatura di grafene ha dimostrato una tenacità (cioè una capacità di dissipare energia) pari a 50.000 Joule per grammo, che è il valore più vicino mai ottenuto al limite teorico massimo (di 100.000 J/g), mentre il kevlar dei giubbotti antiproiettili si ferma a 100 J/g». Gli strati hanno un effetto sinergico: più sono numerosi e più cresce la tenacità, almeno fino ad un numero massimo di strati, oltre il quale la resistenza inizia a calare. Anche per questo l’armatura sembra funzionare in modo ottimale nell’infinitamente piccolo, sulla scala dei milionesimi di millimetro.