Come fare la carta grafene

Le fibre di carbonio sono state sviluppate negli anni '50 e da allora hanno contribuito a rivoluzionare il design, la produzione e le prestazioni di qualsiasi cosa, da yacht e aerei a automobili e biciclette.

Ora, 60 anni dopo, un nuovo materiale sembra destinato ad avere un impatto simile: la carta di grafene.

Per il momento, è possibile produrre grafene solo in piccoli frammenti. Quindi il trucco per ridimensionarlo è trovare il modo di impilare questi fogli e unirli insieme per creare qualcosa di più grande. Il problema è che nessuno è ancora riuscito a fare questa impresa.

Oggi, Yilun Liu e compagni dell'Università Tsinghua di Pechino, calcolano dai primi principi come potrebbe essere un materiale del genere.

Il trucco per rendere la carta al grafene resistente è trovare modi per legare insieme piccoli fogli di grafene da un capo all'altro per creare un foglio più grande, ma anche per legare gli strati insieme usando i legami tra di loro. Molti materiali biologici usano lo stesso trucco per aumentare la loro forza, materiali come ossa, denti e madreperla.

Naturalmente, questi materiali sono forti quanto il loro anello più debole. Quindi Yilun e compagni hanno calcolato che tipo di forza possiamo aspettarci dalla carta al grafene.

La loro risposta è che dipende dai tipi di legami incrociati, dalla loro forza, dal numero e dal fatto che si riformano rapidamente dopo la rottura come fanno i gruppi epossidici e idrossilici.

Questo approccio consente agli ingegneri di progettare il materiale di conseguenza. In effetti, il nuovo modello può essere utilizzato anche per progettare altre carte, quindi potrebbe essere possibile migliorare le proprietà di tutti i tipi di fogli sottili e stratificati.

Il modello di Yilun e co fa una serie di previsioni interessanti. Ad esempio, afferma che i collegamenti tra gli strati di grafene aumenteranno la distanza tra loro, riducendo così la densità a circa la metà di quella della grafite. Quindi la carta al grafene non sarà solo resistente ma anche molto leggera.

Tutto ciò di cui ha bisogno ora è qualcuno che vada avanti e crei un foglio di questa roba. E se un giorno potrà essere realizzato a buon mercato e abbastanza facilmente lo vedremo ovunque, sia dentro che fuori i nostri corpi.

Rif: arxiv.org/abs/1105.0138 : Proprietà meccaniche delle carte al grafene

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