Nello studio del grafene il mondo scientifico sembra avere davanti a sé possibilità davvero infinite. Una delle applicazioni più promettenti sembra essere quella dell’elettronica flessibile. Sono già stati sperimentati metodi per utilizzarlo stampato utilizzando stampanti a getto di inchiostro per applicazioni a basso costo. La tecnologia attuale presenta dei problemi, ma uno studio di un team di ricercatori dell’Iowa State University potrebbe aver trovato la soluzione.

I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica “Nanoscale’s issue 35″. A guidare tutte le fasi sono stati Jonathan Claussen, assistente professore di Ingegneria Meccanica presso l’Iowa State University e associato dell’Ames Laboratory (U.S. Department of Energy), Gary Cheng, professore associato presso la Scuola di Ingegneria Industriale della Purdue University e Suprem Das, un ricercatore associato post-dottorato in Ingegneria Meccanica presso l’Iowa State University, anch’esso associato dell’Ames Laboratory.

Il grafene è un materiale resistente e flessibile costituito da uno strato monoatomico di celle a nido d’ape di atomi di carbonio e ha ottime capacità di conduzione elettrica e termica. Per questo la ricerca attualmente è proiettata verso il suo utilizzo per la realizzazione di sensori, biosensori, celle a combustibile e dispositivi medici.

La stampa però non consente di ottenere un prodotto immediatamente utilizzabile: il grafene deve essere in seguito trattato per migliorarne la conducibilità elettrica e le prestazioni. Finora questo è stato fatto sottoponendolo ad alte temperature o utilizzando sostanze chimiche, ma se si usano come superfici di stampa film di plastica, o anche carta, questi processi potrebbero danneggiarli.

Una delle soluzioni che gli scienziati hanno pensato di utilizzare è stata quella di applicare una tecnica laser controllata via computer: è stato irradiato in maniera selettiva ossido di grafene stampato a getto di inchiostro.

In tal modo vengono eliminati gli agenti legati dell’inchiostro, l’ossido di grafene si trasforma in grafene e si creano dei piccoli fiocchi del materiale che vengono letteralmente cuciti insieme. Si formano anche dei piccoli petali che si sollevano, una struttura 3D irregolare che ne aumenta la reattività elettrochimica. L’ingegner Das spiega:

Il laser funziona con un rapido impulso di fotoni ad alta energia che non distruggono il grafene o il substrato.

Si scalda localmente. Si bombarda a livello locale. Si agisce a livello locale.

In tal modo si può procedere a basso costo per la realizzazione di diversi tipi di dispositivi che potranno presto essere distribuiti sul mercato.

Il progetto è stato realizzato grazie ad una borsa di studio di tre anni data dal National Institute of Food and Agriculture, dell’U.S. Department of Agriculture e da un’altra borsa, della stessa durata, ricevuta dal Charitable Trust Roy J. Carver. L’Iowa State Research Foundation Inc. ha depositato un brevetto sulla tecnologia, ora non resta che aspettare che conquisti il mercato.

6 settembre 2016
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