Un team di ricerca dell’Università di Cordova (UCO) ha pubblicato un prototipo che potrebbe aprire la strada alla produzione su larga scala del grafene.
Il grafene è stato definito il materiale delle meraviglie, perché è più duro del diamante, più forte dell’acciaio, flessibile come la gomma e più leggero dell’alluminio. Sebbene abbia suscitato grande interesse nella comunità scientifica negli ultimi anni, non esiste ancora un metodo sufficientemente economico e sostenibile per la sua produzione di alta qualità su scala industriale.
Un team di ricerca dell’Università di Cordova (UCO) ha pubblicato un nuovo prototipo sulla rivista Chemical Engineering Journal che potrebbe rappresentare un passo avanti verso la produzione su larga scala di questo materiale, sintetizzato per la prima volta nel 2004, con i responsabili che hanno vinto un premio Nobel sei anni dopo. Questo nuovo design tecnologico, che è già stato registrato per la valutazione come brevetto e si basa su un precedente brevetto del team stesso, aumenta la produzione di grafene di oltre il 22 percento, mantenendo l’alta qualità. Il lavoro si basa sulla tecnologia al plasma, un gas parzialmente ionizzato spesso definito quarto stato della materia. Sebbene esistano plasmi naturali, come i fulmini e l’aurora boreale, possono anche essere generati artificialmente in laboratorio.
Secondo Francisco Javier Morales, l’autore principale dello studio, “si tratta di un mezzo altamente energetico in grado di scomporre molto facilmente le molecole organiche”. Nello specifico, il team ha utilizzato una torcia al plasma per scomporre l’etanolo e riorganizzare gli atomi di carbonio della molecola, con conseguente creazione di grafene.
Una gabbia di Faraday per ottimizzare l’energia
Sebbene questo processo di sintesi del grafene sia già protetto dal brevetto del gruppo, la novità dello studio è il suo grande aumento nella produzione di grafene, grazie all’ottimizzazione energetica del processo. Come spiegato dal ricercatore principale del team, Rocío Rincón, studi precedenti del gruppo avevano dimostrato che quasi il 43 percento dell’energia fornita veniva dissipata e sprecata. Questo è un chiaro esempio di come, nella scienza, una scoperta porta all’altra e la ricerca applicata si costruisce sulle fondamenta della ricerca di base. Per evitare questa preziosa perdita di energia attorno al plasma, il team di ricerca ha costruito una gabbia di Faraday, una maglia metallica che funge da scudo elettromagnetico, simile a quella utilizzata dalle microonde per isolare il sistema dall’esterno. Secondo i risultati dello studio, con questa nuova schermatura, che sfrutta al massimo l’energia del plasma, si producono 5,2 milligrammi di grafene al minuto e watt, mentre prima ne venivano generati 4,3 milligrammi.
Lo studio è stato condotto dal gruppo di ricerca Plasma Innovation Laboratory dell’Università di Cordova, in collaborazione con l’Istituto chimico per l’energia e l’ambiente (IQUEMA), che si è occupato in parte della valutazione della qualità del grafene prodotto.
Foto: Chemical Engineering Journal (2024). DOI: 10.1016/j.cej.2024.155088
