Esiste un nuovo modo di stampare in 3D il grafene, il materiale più resistente sulla Terra

Con la sua incredibile forza e le sue applicazioni potenzialmente miracolose, c'è molto di cui essere entusiasti quando accade arriva al grafene. Ma una cosa è mostrare queste possibilità in un laboratorio; un altro interamente per trasformarlo in qualcosa che sia utilizzabile nelle situazioni del mondo reale. Questo è qualcosa che i ricercatori della Virginia Tech University e del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) hanno lavorato per cambiare. Nel processo, hanno trovato il modo di combinare due delle parole d’ordine più promettenti della tecnologia – “grafene” e “stampa 3D” – per aprire un mondo di nuove entusiasmanti possibilità.

“Siamo stati in grado di realizzare aerogel e schiume di grafene 3D con fattori di forma arbitrari e caratteristiche 3D”, Xiaoyu "Rayne" Zheng, un assistente professore presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica della Virginia Tech, ha dichiarato a Digital Trends. “Abbiamo formulato e stampato precursori di grafene sensibili alla luce compatibili con una stampante SLA desktop. Ciò apre la libertà di realizzare grafene 3D con qualsiasi proprietà meccanica co-ottimizzata in topologia, dimensioni gerarchiche dei pori, aree superficiali e [e] conduttività per una vasta gamma di applicazioni”.

Il grafene regolare è un singolo strato di atomi di carbonio disposti in uno schema reticolare esagonale a nido d'ape. Se il grafene viene impacchettato, strato dopo strato, diventa grafite: un materiale comunemente usato come “mina” nelle normali matite. Ora amiamo le matite tanto quanto chiunque altro, ma chiunque abbia mai avuto la mina di una matita spezzata potrebbe avere difficoltà a credere che questo sia uno dei materiali più resistenti del pianeta. Ciò è dovuto al modo in cui è impacchettato, che altera radicalmente la struttura del grafene.

I ricercatori di questo progetto hanno aggirato questo problema separando i singoli fogli di grafene con pori riempiti d’aria, consentendogli così di mantenere le sue proprietà. Il materiale stampabile in 3D che emerge alla fine è qualcosa chiamato aerogel di grafene.

“Gli aerogel di grafene sono promettenti per una serie di applicazioni, tra cui lo stoccaggio e la conversione dell’energia, la catalisi, gli assorbenti e la desalinizzazione”, Marco Worsley, ci ha detto un ricercatore LLNL coinvolto nel progetto. “Il lavoro recente ha mostrato alcuni miglioramenti delle prestazioni per semplici strutture stampate in 3D, ma si prevede che le architetture più complesse generate al computer saranno di gran lunga superiori. Questi vantaggi dovrebbero tradursi in dispositivi più potenti, efficienti e più duraturi. Questo è l’obiettivo principale del nostro lavoro attuale e futuro in questo settore”.

Potrebbe volerci del tempo prima di poter stampare in 3D con il grafene nei nostri uffici domestici, ma questo rappresenta comunque un enorme passo avanti in quella direzione.

"Per quanto riguarda la commercializzazione, siamo sempre felici di collaborare con potenziali partner commerciali per portare le nostre invenzioni sul mercato", ha continuato Worsley. Un documento che descriveva il lavoro era recentemente pubblicato sulla rivista Materials Horizon.

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