"grafene" sarà il futuro del fotovoltaico?

ottobre  2010
Scoperto un nuovo materiale altamente conduttore, trasparente, flessibile, ma allo stesso tempo resistente, il “grafene”, che potrebbe essere usato per costruire celle e pannelli fotovoltaici.
La scoperta è ad opera di due scienziati di origine russa: Andre Geim, 51 anni, e Konstantin Novoselov, 36 anni che, grazie ai loro sforzi, si sono appena meritati il Premio Nobel 2010 per la Fisica
Il grafene sarà il futuro del fotovoltaico?
E proprio lo stesso comitato per il Nobel individua il fotovoltaico tra le possibili applicazioni del nuovo materiale, in sostituzione del silicio: “quasi trasparente ed eccellente conduttore, il grafene è particolarmente adatto per produrre schermi tattili trasparenti e forse celle solari” di nuova generazione.
Con il grafene, quindi, si potrebbero realizzare display e apparati duttili e flessibili come un foglio di carta con una trasparenza ed una resa ottica straordinaria.
Inoltre in alcuni laboratori del MIT di Boston (Massachusetts Institute of Technology) si è scoperto che il grafene può produrre elettricità direttamente dal calore.

2014 I prodigi del grafene:

auto elettriche cariche in 16 secondi, ora si può

http://www.futuroprossimo.it
Se chiedessi a 10 tra voi lettori qual è secondo voi il maggiore problema che ostacola la diffusione su larga scala della auto elettriche, probabilmente in 3 dareste la colpa alle lobbies del petrolio (a pensar male si fa peccato ma non si sbaglia di frequente) e in 7 dareste la colpa alle batterie convenzionali, troppo lunghe da caricare. Beh, avete tutti ragione.
I supercondensatori a grafene però sono una promessa più che concreta per risolvere il problema: sono in grado di caricare una batteria elettrica in appena 16 secondi.
Santhakumar Kannappan del Gwangju Institute of Science and Technology in Corea ed il suo gruppo di ricerca hanno costruito un dispositivo che a dispetto della ‘capienza’ energetica (riescono a immagazzinare un po’ meno energia di una normale batteria agli ioni di litio) sono in grado di caricare e scaricare le batterie in modo rapidissimo, e per diverse migliaia di cicli.
La tecnologia sperimentata consiste nel realizzare “spugne” di grafene immergendo polvere di questo materiale in acqua e bombardandola con ultrasuoni. La polvere così trattata viene poi “cotta” per 5 ore in contenitori rotondi a 140° e ad una pressione di 300kg per centimetro.

Cosa si ottiene con questa bella ricetta? Risultati impressionanti: 150 Farrad per grammo di capacità, in grado di conservare energia alla densità di 64 Watt/ora per chilo. Poco meno di una batteria al litio, ma capace di caricarsi nel tempo di contare fino a 10 (lentamente).
Non solo: dop o 10.000 cicli di caricamento il grafene conserva il 98% della sua capacità: garantisce una stabilità impressionante e promette bene per le automobili elettriche del futuro.

tutto pronto per la “rivoluzione elettronica” del grafene

di Peppe Caridi
Nastri di grafene dello spessore di un atomo, grazie alla loro capacita’ di condurre elettricita’, aprono la strada ad una rivoluzione dell’elettronica. Ad annunciarlo in un articolo pubblicato su Nature e’ un gruppo internazionale di ricercatori coordinato da Walt de Heer, della Scuola di Fisica presso l’Institute of Technology della Georgia negli Stati Uniti. Il grafene e’ una struttura cristallina di atomi di carbonio, a forma esagonale, che ha la caratteristica di essere distribuita su un solo piano, cioe’ bidimensionale invece che tridimensionale. Scoperta negli anni ’60, e’ la base di strutture come la grafite che puo’ essere vista come un multistrato di grafene.
Grafene biancoNegli anni duemila il grafene e’ diventato sempre piu’ un materiale di grande interesse per i suoi molteplici usi, tra cui l’alternativa al silicio nei circuiti elettronici. “Questo lavoro dimostra che siamo in grado di controllare gli elettroni nel grafene in modi molto diversi, perche’ le sue proprieta’ sono davvero eccezionali”, ha dichiarato Walt de Heer. “Questo – ha aggiunto – potrebbe portare a una nuova classe di dispositivi elettronici che utilizzano tali materiali. Questi dispositivi sarebbero molto diversi da quelli che facciamo oggi con il silicio”.
I ricercatori hanno sfruttato la capacita’ del grafene di trasportare gli elettroni con poca resistenza anche a temperatura ambiente, una proprieta’ conosciuta anche con il nome di trasporto, o conduzione, balistica.
Questa era una proprieta’ prima esclusiva di quei materiali detti superconduttori, i quali pero’ funzionando solo a temperature molto basse sono utilizzabili esclusivamente in applicazioni avanzate.
 Le proprieta’ di trasporto balistiche, simili a quelle osservate anche nei nanotubi cilindrici di carbonio, un’altra struttura di recente scoperta, superano le precedenti previsioni teoriche riguardo le caratteristiche elettriche del grafene. Si parla di un incremento di almeno dieci volte della conduttanza, cioe’ della capacita’ di muovere gli elettroni.

Corde super elastiche fatte con fibre di grafene

http://cosmicoblog.com
Alcuni con fibre di ossido di grafene annodate tra loro . Il filato risulterebbe molto forte ma allo stesso tempo anche molto elastico ed estensibile .
La ricerca è stata pubblicata su ACS Nano ed è stata sostenuta dal Center for Nanoscale Science della Penn State e dal Research Center for Exotic Nanocarbons giapponese.
La resistenza della fibra che compone il filato può essere paragonata a quella del Kevlar . Il materiale è stato realizzato esfoliando chimicamente la grafite . Quest’ultima è stata trasformata in fiocchi di grafene mescolato poi con acqua e concentrato con un processo di centrifugazione.
L’impasto denso risultante, dopo essersi asciugato, è diventato la pellicola di base per le fibre che costituiscono la corda. Quest’ultima è stata creata quando la pellicola è stata tagliata in strisce sottili ed avvolta su se stessa.
La corda risultante può essere annodata, anche più volte, e allungata senza rischio di rottura.
Secondo il professore di fisica della Penn State Mauricio Terrones quest’ossido di grafene è risultato molto forte, anche più di diverse fibre di carbonio.
La metodologia con cui è stato ottenuto il prodotto finale potrebbe essere attuata per la creazione di una varietà di prodotti, come ad esempio un materiale per la conduzione di elettricità con alta efficienza (eliminando l’ossigeno).
 La stessa conduzione di elettricità potrebbe essere aumentata aggiungendo nanotubi d’argentoche porterebbe il materiale ad avere la stessa conducibilità del rame ma con una leggerezza molto maggiore.
In ogni caso, come specificano gli stessi ricercatori, tutto quello che si può fare con tale tipo di materiale può essere difficilmente immaginabile ora.
Le strade potrebbero essere diverse in quanto il materiale, molto leggero, vanterebbe proprietà multifunzionali. Inoltre, l’ingrediente principale sarebbe la grafite, un materiale la cui estrazione non risulterebbe molto dispendiosa.

Il Grafene è leggero come il pensiero del futuro

http://www.giornaledibrescia.it/
Leggero come un pensiero e resistente come un diamante. Ma decisamente più utile.
È il grafene, materiale ottenuto in laboratorio «sfogliando» un pezzo di grafite fino alla sua ultima pagina: un solo strato di atomi di carbonio, bidimensionale e aperto su infinite possibilità.
Definito un «miracolo» dalla sua scoperta nel 2004 - tanto che i suoi scienziati, i russi Andre Geim e Konstantin Novoselo, si sono guadagnati un Nobel per la causa già nel 2010 - il grafene sta riservando sorprese a non finire.
Gli imperi delle nuove tecnologie, che vivono di novità senza sosta, ne stanno già studiando potenziali i sviluppi, applicazioni e, ovviamente, guadagni. Perché le sue proprietà hanno dell’incredibile: pressoché tutte quelle immaginabili.
È sottile e leggero, forte e resistente. Flessibile e trasparente. E come se non bastasse: potrebbe diventare la chiave di volta delle energie rinnovabili, grande scommessa del futuro.
 Il cruccio? Il costo, ovviamente. E il fatto che, ad oggi, sia possibile ottenerlo solo in laboratorio.
Sono quindi escluse le produzioni industriali su larga scala, e di conseguenza anche il suo concreto utilizzo nel quotidiano non sembra avere tempi rapidi.
Ma fa il grafene? Per prima cosa si combina. Sottile, leggero e resistente come nessun altro, si lega agli elementi creando nuovi super-materiali. Senza perdere le sue principali proprietà: è un ottimo conduttore di calore ed elettricità.
Per questo le sue applicazioni potrebbero essere le più disparate.
Tra le destinazioni più suggestive, il suo impiego nella realizzazione di display «arrotolabili» da portare sempre con sé in tutta comodità. Oppure la possibilità di ricaricare apparecchi elettronici in un battibaleno.
E, ancora, l’utilizzo medico in materia di rigenerazione cellulare.
E i fondi stanziati per sondarne le profondità più o meno concrete raccontano di una fiducia trasversale che tocca i dipartimenti scientifici di tutto il mondo. Partendo dal miliardo di euro che l’Unione Europea ha messo a disposizione per i prossimi dieci anni scegliendo il grafene come uno dei «progetti faro» del Tef, piano dedicato alle tecnologie emergenti e future.
Obiettivo del finanziamento, si legge sul sito ufficiale, «far uscire il grafene dal regno dei laboratori accademici e introdurlo nella società europea».
Un super team di 17 Paesi e 75 gruppi di ricerca - molti italiani, Cnr in testa - si è già messo al lavoro, coordinato dall’università di Goteborg. E nella città svedese centro direzionale del progetto si terrà anche la «settimana del grafene», dal 23 al 27 giugno, che vede tra i relatori il «suo» Nobel, Andre Geim. Ma senza andare troppo lontano, anche il dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Brescia ha messo nero su bianco due progetti che hanno come oggetto il grafene, presentati dal ricercatore Andrea Locatelli in occasione degli UniBsDays della scorsa settimana.
 Il grande entusiasmo che corre intorno al grafene non ha mancato di suscitare dubbi riguardo una sua ipotetica tossicità, ma ad oggi gli studi effettuati non indicano effetti collaterali dovuti ad un’esposizione anche prolungata.
Le ricerche ora è tutta volta alla realizzazione tangibile delle molte possibilità offerte dal grafene, destinato ad alleggerire (e non solo metaforicamente) la vita quotidiana sotto molti aspetti.

GRAFENE A BASSO COSTO GRAZIE AL CARBONE

Fonte http://www.metallirari.com   Quali punti in comune ci sono tra ilgrafene, ribattezzato il materiale delle meraviglie, e ilcarbone?
Fino ad oggi nessuno, ma dopo la ricerca pubblicata dalla Rice University in Texas, le cose potrebbero cambiare. È stato infatti messo a punto un semplice metodo per trasformare tre tipi di carbone in ossido di grafene o più correttamente in punti quantici di grafene
Per meglio comprendere l'importanza della nuova scoperta, facciamo qualche passo indietro per ricordare cosa è il grafene ("Il materiale delle meraviglie potrebbe cambiare il destino dell’umanità"). Il grafene è un allotropo delcarbonio, così come i diamanti e lagrafite. Questi ultimi elementi sono costituiti da atomi di carbonio legati insieme in fogli di un reticolo esagonale, mentre il grafene è costituito da un unico foglio di grafite.
Il grafene conduce l'elettricità meglio del rame, è impermeabile ai gas ed è200 volte più resistente dell'acciaio, pur pesando sei volte meno. Infine è quasi perfettamente trasparente, assorbendo soltanto il 2% della luce.
Gli scienziati di tutto il mondo stanno lavorando senza tregua per mettere a frutto le straordinarie proprietà di questo nuovo materiale e, soltanto durante l'ultimo anno, è stato dimostrato che il grafene è in grado di rivoluzionare letecnologie agli ioni di litio ("Il metodo scoperto in Texas per ottenere grafene, prevede l'utilizzo di tre tipi di carbone (bituminoso, antracite e di coke) mescolati in acido nitrico e acido solforico, riscaldati per circa 24 ore. I diversi tipi di carbone hanno datodanno vita a punti quantici di grafene di spessori differenti, dai 2 nanometri dal carbone bituminoso fino ai 40 nanometri dall'antracite .
Ma il punto più importante della scoperta è certamente la possibilità di otteneregrafene a costi molto contenuti. Infatti, il grafene può essere ottenuto dalla grafite, che costa nella migliore delle ipotesi circa 800 dollari a tonnellata (grafite cinese) mentre il carbone costa dai 10 dollari ai 60 dollari a tonnellata.
Il carbone è senza dubbio il materiale più economico esistente per la produzione di punti quantici di grafene e molto probabilmente potrà presto cambiare radicalmente tutta l'industria del grafene.

Produrre grafene? Basta una scatola di biscotti

Finte: punto-informatico.it Alfonso Maruccia
Una ricerca USA gioca con la possibilità di estrarre il "prezioso" ancorché futuribile materiale monomolecolare dagli oggetti di tutti i giorni. Sempre che i processi produttivi divengano sufficientemente economici
Quanto grafene si potrebbe estrarre da una scatola di biscotti di quelle vendute porta a porta dalle girl scout americane?
Stando ai calcoli dei ricercatori della Rice University, da un oggetto così banalmente quotidiano sarebbe teoricamente possibile ricavare una quantità del materiale hi-tech più chiacchierato dal valore di ben 15 miliardi di dollari.
Il laboratorio di nanotech dell'università statunitense pare sia specializzato nell'estrazione di grafene da ogni genere di materiale e composto comune - vetro, cioccolata, zampe di scarafaggio e persino escrementi di cane.
La "sfida" della scatola di biscotti è nata dalla presenza di biscotti delle girl scout in un meeting a tema in cui il chimico James Tour ha sostenuto di poter recuperare grafene da qualsiasi fonte contenente l'elemento carbonio .
Il processo di estrazione del materiale che è valso il Premio Nobel ai suoi scopritori non è a ogni modo alla portata di tutti: presso la Rice hanno "fuso" i biscotti posizionandoli su una lamina di rame, in un forno alimentato da gas di argon e idrogeno riscaldati a .900 gradi centigradi
In questo ambiente estremo, il materiale posizionato sul foglio di rame si decompone formando un sottile strato di grafeneal di sotto del suddetto foglio - mentre le impurità e il materiale di scarto si sedimentano sulla superficie.
La cifra dei 15 miliardi di dollari in grafene indicata dai ricercatori è naturalmente frutto di calcoli matematici speculativi, e tiene conto della difficoltà attuale nell'ideare un processo produttivo adatto a esigenze industriali. Qualora i costi di produzione scendessero, questo il messaggio di fondo della Rice, si potrebbe ricavare grafene di alta qualità praticamente da ogni cosa esistente al mondo.

magnesio e ghiaccio secco

Fonte:www.businessmagazine.it
Da una collaborazione tra un gruppo di ricercatori della School of Green Energy/Advanced Material, Ulsan National Institute of Science and Technology & Devices e della Case Western Reserv University è stato possibile approntare un metodo che consente la realizzazione di nanofogli di grafene ad alta qualità in maniera semplice ed economica.
"Abbiamo sviluppato un metodo semplice e a basso costo per produrre fogli di grafene in grandi quantità e di migliore qualità rispetto all'attuale metodo di ossidazione acida, che richiede la tediosa applicazione di prodotti chimici tossici" ha spiegato Lining Dai, professore di scienza ed ingegneria macromolecolare presso la Case Western Reserve e coautore della pubblicazione.
I ricercatori hanno collocato grafite e ghiaccio secco (anidride carbonica allo stato solido) in un mulino a biglie azionato per due giorni. Il processo meccanico produce fiocchi di grafite con bordi che sono aperti all'interazione chimica con l'acido carbossilico che si forma durante l'azione del mulino. I bordi carbossilati rendono la grafite solubile nei solventi protici e nei solventi aprotici polari.
Una volta che i fiocchi vengono dispersi nel solvente, si separano in nanofogli di grafene. Questi fogli vengono quindi pressati in pellet per testarne le proprietà elettriche. I pellet di grafene così realizzati hanno mostrato una conducibilità elettrica 688 volte superiore a quella dei pellet ottenuti con il normale metodo di ossidazione acida.
Riscaldando i pellet a 900 gradi per due ore, i bordi dei fogli risultanto essere decarbossilati e si collegano ai fogli adiacenti con forti legami idrogeno, mantenendo la coesione. Al contrario, i pellet derivati dall'ossidazione acida si distruggono dopo essere stati riscaldati.
Per formare ampie pellicole di nanofogli di grafene si fa colare una soluzione di solvente e di fogli di grafene carbossilati su un wafer di silicio da 3,5x5 centimetri, riscaldati a 900 gradi. In virtù dell'effetto appena illustrato i piccoli fogli si saldano con quelli adiacenti formando così pellicole la cui dimensione è limitata solamente dalla dimensione del wafer. Anche in questo caso la conducibilità elettrica è risultata essere di gran lunga superiore a quella di pellicole realizzate con il metodo dell'ossidazione acida.
Utilizzando ammoniaca o anidride solforica come sostituto per il ghiaccio secco ed utilizzando differenti solventi è possibile adattare i bordi dei fogli per differenti applicazioni. "E' possibile personalizzare i bordi per l'elettronica, per i supercondensatori, per i catalizzatori non metallici da sostituire il platino nelle celle a combustibile. E' possibile personalizzare i bordi affinché si assemblino in strutture bi- e tridimensionali" ha commentato Jong-Beom Baek, responsabile del progetto di ricerca.

scienziati del Trinity College di Dublino, Irlanda,

Fonte:http://www.meteoweb.eu Un gruppo di scienziati del Trinity College di Dublino, Irlanda, ha sviluppato un metodo per produrre centinaia di litri di soluzioni contenenti fogli di grafene. La ricerca e’ stata riportata sulla rivista Nature Materials.
Il metodo trasforma con enorme semplicita’ fiocchi di grafite in grafene. Essenzialmente, Jonathan Coleman e colleghi hanno utilizzato strumenti disponibili in commercio, come miscelatori da cucina, per ottenere soluzioni di grafene ben disperse in contenitori grandi e molto piccoli.
Gli scienziati hanno mostrato che forze di taglio generate nella soluzione da una rapida rotazione possono essere abbastanza intense da separare gli strati di grafene che compongono i fiocchi di grafite senza danneggiare la loro struttura bidimensionale.
Questo approccio e’ efficace anche per altri materiali stratificati con importanti proprieta’ ottiche ed elettroniche, come il bisolfuro di molibdeno e il nitruro di boro.
Gli studiosi hanno poi testato le caratteristiche dei fogli di grafene prodotti utilizzandoli come riempitivi di rinforzo per materiali plastici e come elementi conduttori per celle solari e batterie.

Una mano in grafene si muove grazie alla luce

I ricercatori dell'Università californiana di Berkeley, ispirandosi al mondo vegetale, hanno messo a punto un nuovo idrogel in grado di flettersi e muoversi se stimolato da un fascio di luce infrarossa. Il meccanismo alla base di questa reazione è simile a quello che consente alle piante di curvarsi verso una fonte luminosa (fototropismo) per accedere al miglior irraggiamento possibile, con la differenza che il movimento del gel risulta istantaneo.

Per ottenere un tale risultato, il team ha combinato strati di grafene e proteine elastiche sintetiche, creando un materiale morbido, progettato con un lato più poroso dell'altro per fare passare i liquidi con maggior velocità. Il garfene, colpito dalla radiazione luminosa, genera calore e riscalda le proteine che, così stimolate, rilasciano l'acqua assorbita a temperatura ambiente. L'acqua viene espulsa dal lato più poroso, provocando la flessione del gel con effetto rapido e reversibile.

Grazie all'idrogel i ricercatori sono riusciti a realizzare una struttura grande 2 cm a forma di mano che piega le sue dita quando viene fotostimolata guarda il video!) e un'altra di 1 cm simile a un lombrico che si muove "strisciando". Gli esperimenti sono stati condotti con il meteriale completamente immerso nell'acqua.

La scoperta potrebbe avere importanti applicazioni nel campo emergente della robotica soft: il settore che studia automi "morbidi" - ispirati ad animali flessuosi come i calamari o le stelle marine - in grado di infilarsi in spazi angusti o afferrare oggetti delicati. In futuro questi robot potrebbero essere manipolati grazie alla luce.

Fonte:http://www.megliopossibile.com