Aerographite: il materiale più leggero al mondo è resistentissimo

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Direttamente dalla Germania del Nord è in arrivo un importante risultato sulla ricerca di materiali innovativi: un gruppo di scienziati della CAU di Kiel e della TUHH di Amburgo ha infatti messo a punto l’“Aerographite”, che batte tutti in fatto di leggerezza. Infatti esso, con un peso di soli 0,2 milligrammi per centimetro cubo, straccia i precedenti record risultando considerevolmente più leggero di altri noti materiali ottenuti in laboratorio, comelo Styrofoam el’Aerogel.

CARATTERISTICHE

L’Aerographite associa alla leggerezza una incredibile resistenza, sia a compressione che a trazione; in particolare, è possibile comprimerlo fino al 95% del suo volume e, una volta eliminato il carico agente, esso torna alla configurazione iniziale senza subire danneggiamenti.La notevole resistenza di questo materiale è dovuta alla sua struttura molecolare: si tratta di nanotubi di carbonio (elemento costituente la grafite) disposti in maniera reticolare, in un volume occupato per il restante 99,99% da aria. Dall’apparenza spugnosa, si tratta dunque di un materiale solido e nerissimo. Esso inoltre è un buon conduttore elettrico; è opaco, duttile e idrorepellente.

COME SI PRODUCE

Per spiegare la struttura di questo materiale, il professor Rainer Adelung dell’università di Kiel suggerisce: “Pensate all’Aerographite come ad una pianta di edera che cresce attorcigliandosi su un albero. Poi togliete l’albero”. L’albero della metafora è rappresentato da una sorta di scheletro iniziale, ottenuto a partire da ossido di zinco in polvere, portato allo stato cristallino tramite cottura a circa 900°C; su questo scheletro viene poi modellata la rete di nanotubi in carbonio caratterizzante la struttura dell’Aerographite. Nello stadio successivo infatti, lo scheletro viene portato alla temperatura di 760 °C in un apposito reattore per deposizione chimica da vapore; in seguito ad una serie di processi chimici, piccolissime quantità di grafite si depositano sullo scheletro, il quale contemporaneamente si sgretola, dando vita al nuovo materiale, che può essere più o meno poroso (e quindi più o meno leggero) a seconda di come viene condotto il processo chimico.

LE POTENZIALITÀ

Le applicazioni possibili sono innumerevoli. Tra quelle più interessanti dal punto di vista della sostenibilità vi è in particolare la possibilità di realizzare batterie elettriche ultraleggere a parità di prestazione, da utilizzarsi ad esempio nei veicoli elettrici, per dare ulteriore impulso alla diffusione di mezzi di trasporto ecologici. Significativo anche il possibile impiego dell’Aerographite per purificare l’aria e l’acqua: potrebbe essere utilizzato come materiale assorbente, per rimuovere alcuni tipi di sostanze inquinanti, ossidandole o decomponendole.

L’Aerographite è in grado di assorbire quasi completamente i raggi solari (parafrasando le parole del professor Karl Schulte dell’Università di Amburgo si potrebbe dire che con questo nuovo materiale prende vita “il più nero dei neri”), e questa caratteristica potrebbe chiaramente essere utilizzata per migliorare ulteriormente l’efficienza degli impianti fotovoltaici.

I risultati del lavoro svolto sono stati pubblicati sulla rivista scientifica “Advanced Materials”, lo scorso luglio. In rete è inoltre disponibile il comunicato stampa ufficiale, in lingua inglese.