Stampa 3D e conduttività: è giunta l’ora del grafene?

Stampa 3D e conduttività: è giunta l’ora del grafene?

“Ci aspettiamo una vasta gamma di applicazioni, tra cui la stampa 3D di tracce conduttive e sensori tattili capacitivi. Non vediamo l’ora di ricevere feedback da parte degli utilizzatori per implementare lo sviluppo di una vasta gamma di filamenti con capacità funzionali”.
Così parlava Daniel Stolyarov, CEO della 3D Graphene Labs, nell’autunno del 2014. A distanza di un anno e mezzo ci sono sicuramente da segnalare grandi progressi nell’utilizzo del grafene nella stampa 3D, ma ancora il tutto deve essere affinato, perfezionato, fino a trovare la quadra del cerchio.
Andrej Gejm, inventore del grafene.
Facciamo però un passo indietro, ovvero alle origini di questo prodigioso materiale. Innanzitutto il grafene è piuttosto giovane: è stato scoperto solo nel 2004 da due fisici russi (naturalizzati rispettivamente olandese e britannico), Andrej Gejm e Konstantin Novoselov, operativi all’Università di Manchester. Grazie alla loro invenzione i due ‘cervelloni’ si sono persino meritati il Premio Nobel per la Fisica nel 2010.
Konstantin Novoselov, uno dei due inventori del grafene.
Uno sguardo alla sue caratteristiche: il grafene è costituito da uno strato monoatomico di atomi di carbonio strettamente legato alla grafite, avente cioè uno spessore equivalente alle dimensioni di un solo atomo (i due ‘papà’ del grafene ne hanno poi sviluppato anche una versione a doppio strato). Nonostante ciò può considerarsi un materiale estremamente forte, con una resistenza meccanica pari a quella del diamante e decisamente migliore di quella dell’acciaio.
La struttura atomica a esagoni del grafene.
L’altra straordinaria capacità del grafene, composto da una struttura atomica a esagoni con angoli di 120° visibile sotto alla lente del microscopio, è la conduttività elettrica e termica, proprietà soggetta a tantissime ricerche per la realizzazione di sistemi a semiconduttori; unita alla flessibiltà del grafene – molto simile a quella della plastica – permette quindi di sviluppare persino circuiti flessibili.
La stampa 3D offre la possibilità di creare infinite strutture e altrettanti oggetti a base di grafene, ma come? Per ora esistono delle bobine di filamento in PLA caricato a grafene stampabili con le normali stampanti 3D (come il filamento prodotto da Black Magic 3D), ma non è tutto oro quel che luccica. L’idea è quella di sciogliere la plastica con cui è legato il grafene, ma quest’ultimo repelle l’acqua. Per questo si ricorre all’ossido di grafene, compromesso un poco più tollerante all’acqua che deve poi essere sottoposto a trattamento termico per essere convertito in grafene.
Bobina di filamento di PLA caricato a grafene della Black Magic 3D.
Tuttavia sarà solo quando verrà trovato il modo (non manca poi molto, abbiate fiducia!) di stampare in 3D il grafene che la prototipazione rapida potrà dare vita a circuiti flessibili di forme personalizzate e dimensioni minime, oppure ad altri componenti elettronici e batterie. E allora sì che si potrà parlare di un’ulteriore rivoluzione del rivoluzionario mondo della stampa 3D.
La struttura atomica a esagoni del grafene.
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Stampa 3D e conduttività: è giunta l’ora del grafene? ultima modifica: 2016-05-16T11:08:23+00:00 da Fabrizio Scalco

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