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Il grafene è il materiale del futuro, più resistenze dell' acciaio e più duro del diamante ed e il materiale più leggero e sottile che esiste. Deriva dalla grafite ed e composto da atomi di carbonio; ha proprietà elettroniche ,ottiche, termiche e meccaniche infatti viene utilizzato per realizzare batterie flessibili, schermi di smartphone, racchette da tennis e sensori di impronte digitali. Nel futuro avrà un  ruolo importante nel mondo dell'HI-TECH.
Dal punto di vista dell'ecologia è importante perché viene utilizzato per realizzare un prodotto in grado di togliere il petrolio dall'acqua inquinata.
La produzione del grafene è lunga e costosa e oggi sono ancora pochi i prodotti che lo contengono.

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Il grafene è un materiale costituito da uno strato monoatomico di atomi di carbonio (avente cioè uno spessore equivalente alle dimensioni di un solo atomo). Ha la resistenza teorica del diamante e la flessibilità della plastica.

Le scoperte sul grafene e le sue applicazioni, (realizzazione di un transistor) conseguite nel 2004, hanno valso il premio Nobel per la fisica 2010 ai due fisici Andrej Gejm e Konstantin Novosëlov dell' Università di Manchester. Nonostante i problemi iniziali nell'applicabilità del grafene a singolo strato, i due fisici hanno evoluto il materiale fino alla costruzione del cosiddetto grafene a doppio strato, che garantisce più resistenza e flessibilità di utilizzo.

Trattandosi di un prodotto innovativo di recente creazione non ancora normato, sono allo studio valutazioni sugli eventuali impatti ambientali e tossicologici della diffusione industriale del materiale.

Gli atomi sono ibridati nella forma sp², e si dispongono quindi a formare esagoni con angoli di 120°. In presenza di imperfezioni ( pentagoni o ettagoni invece degli esagoni), la struttura si deforma: con 12 pentagoni si ha un fullerene. La presenza di singoli pentagoni o ettagoni provoca invece increspature della superficie.

Uno strato ideale di grafene consiste esclusivamente di celle esagonali; strutture pentagonali o ettagonali sono difetti. In particolare, in presenza di una cella pentagonale isolata, lo strato planare di grafene si deforma fino ad assumere una forma conica; se invece le strutture pentagonali sono 12 si ha un fullerene. Allo stesso modo la presenza di una cella isolata ettagonale causa una deformazione che trasforma la struttura planare in una sella, e l'inserimento controllato di celle pentagonali o ettagonali permette la realizzazione di strutture molto complesse. Nanotubi di carbonio a singola parete possono essere considerati cilindri di grafene; talvolta alle estremità di questi nanotubi si trovano strutture emisferiche costituite da fogli di grafene contenenti 6 strutture pentagonali, che fungono da "tappo".

La definizione ufficiale del grafene data dalla IUPAC è:

"Uno strato singolo di atomi di carbonio ordinati secondo la struttura della grafite può essere considerato come l'elemento finale della serie naftalene, antracene, coronene, ecc. e la parola grafene va quindi utilizzata per indicare gli strati singoli di carbonio all'interno dei composti della grafite. Il termine "strato di grafene" è comunemente utilizzato all'interno della terminologia del carbonio."

( Bohem, Setton e Stummp, Nomenclature and terminology of graphite intercalation compounds)

L'esfoliazione meccanica della grafite consiste nell'applicazione di una forza alla superficie di cristalli di grafite altamente orientata per staccare e dispiegarne gli strati cristallini fino a ottenere il singolo strato. I primi tentativi si effettuarono già nel 1998, quando l'interazione di punte per analisi AFM ( microscopio a forza atomica) e STM ( microscopio a effetto tunnel) con la superficie della grafite fu sfruttata per fornire un'energia sufficiente a superare le forze di attrazione inter-piano e portare alla rimozione e isolamento dello strato monoatomico cristallino.In seguito il gruppo di André Geim ha sviluppato un metodo molto semplice, universalmente noto come metodo scotch-tape, che usa semplice nastro adesivo per esfoliare la grafite. La tecnica consiste nel porre la superficie di un cristallo di grafite sul nastro adesivo, staccare il nastro e pelare così alcuni strati di materiale. Il nastro con l'impronta della grafite è quindi ripiegato su sé stesso e svolto diverse volte. Ogni volta, i fiocchi deposti si dividono in strati sempre più sottili. Alla fine del processo, i sottili fiocchi adesi possono essere trasferiti in maniera semplice a un substrato isolante. L'esfoliazione meccanica è il metodo più semplice e accessibile per isolare fiocchi di grafene della dimensione di alcuni micron quadri, utili per la ricerca di base sulle sue proprietà. Purtroppo questo metodo non è adatto per una produzione industriale.

Il metodo si basa sull'utilizzo delle forze di pressione che si generano all'interno di un liquido. Grafite in polvere è mescolata a un solvente dotato delle opportune qualità fisiche come viscosità, tensione superficiale, ecc. (tipicamente 1-metil-2-pirrolidone) o in una miscela di acqua e surfattante. La sospensione è quindi sottoposta a miscelazione attraverso onde ultrasoniche, o mixer ad alta forza di taglio, o mulino a biglie, ecc. Tali processi creano all'interno del liquido sia forze di taglio sia di cavitazione che causano la rottura dei cristalli di grafite secondo il piano basale, riducendoli a fogli sempre più sottili e, idealmente, singoli fogli di grafene. La sospensione risultante dal processo è poi purificata con ultracentrifugazione. Tale metodo risulta uno dei più promettenti dal punto di vista della scalabilità, e permette di ottenere grandi quantità di ottimo grafene. Per contro, i fiocchi risultano piuttosto piccoli come dimensioni laterali.

Finora gli sforzi sono stati diretti soprattutto verso l'esfoliazione dell'ossido di grafite e successiva riduzione a grafene. L'ossido di grafite è un materiale avente la stessa struttura lamellare della grafite nel quale però alcuni atomi di carbonio presentano legami con ossigeno sotto forma di ossidrili (-OH) o di carbonili (C=O) o più raramente di carbossili, e in cui la distanza tra gli strati di grafene aumenta a causa dell'ingombro dell' ossigeno. La sua natura fortemente idrofila consente di ottenere, con l'utilizzo di onde acustiche ultrasoniche, l' intercalazione (ovvero l'inclusione reversibile di molecole all'interno di altre molecole o gruppi) di molecole d'acqua e, conseguentemente, una pressoché completa esfoliazione (~90%) del materiale in ossido di grafene (GO). Il grafene viene successivamente sintetizzato per riduzione del grafene ossido. Sono stati sperimentati con successo sia metodi di riduzione di tipo chimico (mediante idrazina N2H4, idrochinone, sodio boro idruro o anche vitamina C) sia metodi termici o UV che hanno prodotto materiali con conducibilità nell'ordine dei 102 S/cm. La sintesi chimica del grafene, via riduzione dell'ossido di grafene, è una metodologia che ha il vantaggio di avere rese elevate e ampie possibilità di realizzare il processo su grande scala. La qualità del prodotto da sintesi chimica è però piuttosto scarsa, per effetto di una parziale riduzione del GO e di abbondanza di difetti del reticolo cristallino, il che rende il prodotto maggiormente adatto ad applicazioni che non richiedano strettamente un grafene qualitativo, come ad esempio l'utilizzo nei compositi polimerici.

Il grafene si ricava in laboratorio dalla grafite. I cristalli di grafite sono trattati con una soluzione fortemente acida a base di acido solforico e nitrico e poi ossidati ed esfoliati fino a ottenere cerchi di grafene con gruppi carbossilici ai bordi. Mediante trattamento con cloruro di tionile (SOCl ₂), queste molecole periferiche sono trasformate in cloruri acilici ( alogenuri acilici composti da un acile e un atomo di cloro) e poi in ammidi). Il risultato è un cerchio di grafene solubile in tetraidrofurano, tetraclorometano e dicloroetano.

Crescita epitassiale su carburo di silicio

Crescita epitassiale su substrati metallici

Crescita per segregazione del carbonio da leghe carbonio-metallo

Il grafene ha una struttura composta da un reticolo esagonale a nido d'ape dove i singoli atomi di carbonio sono legati tramite legami covalenti.

Il grafene si comporta come un semiconduttore a Gap nullo. La sua particolare struttura elettronica fa sì che possa comportarsi sia come semiconduttore P sia come semiconduttore N in assenza di drogaggio, per mero controllo elettronico (gating). Altri impieghi sono nelle celle solari, nelle batterie a flusso e nelle batterie agli ioni di litio. Recentemente sono state immesse sul mercato batterie a ioni di litio cosiddette "al grafene" che utilizzerebbero grafene come materiale anodico. Bisogna tuttavia rilevare come l'assenza di norme internazionali che definiscano cosa può o non può essere chiamato grafene fa sì che molti prodotti "al grafene" utilizzino semplicemente grafiti micronizzate.

Se due strati di grafene individuali sono accoppiati in un angolo specifico, il sistema mostra la superconduttività ed effetti quantistici come il magnetismo.

Un singolo strato di grafene, pur essendo spesso un solo atomo, è in grado di assorbire il 2,3% della radiazione uniformemente su pressoché tutto lo spettro ottico. Per confronto, un film di silicio con lo stesso spessore assorbirebbe solo lo 0,03% della luce.

Il grafene è un ottimo conduttore termico, secondo solo al diamante, e molte applicazioni commerciali sfruttano questa caratteristica.

Il grafene è il materiale più sottile al mondo ed è praticamente trasparente (97,7% della luce). Ha un carico di rottura teorico di 130 GPa e un modulo di elasticità di circa 1 TPa e può essere stirato fino al 20% della sua lunghezza. Secondo i suoi scopritori vincitori del premio Nobel nel 2010, un singolo foglio di grafene (quindi un foglio alto 1 atomo) largo 1 metro quadro sarebbe capace di sostenere il peso di un gatto di 4 kg, pesare 0,7 mg ed essere virtualmente invisibile. Il grafene, che teoricamente dovrebbe avere una notevole resistenza meccanica, pari a 4 volte la resistenza dell'acciaio, è anche un materiale fragile [1] e questa fragilità, combinata con l'inevitabile presenza di difetti all'interno dei componenti quando se ne aumentano le dimensioni, non consente di produrre fogli molto grandi di grafene né di produrre oggetti di grafene con valori di resistenza meccanica a trazione interessanti per applicazioni strutturali.

Il grafene, come conduttore, è oggetto di intensi programmi di studio per utilizzarlo nei sistemi a semiconduttori. Nel 2010 un gruppo della IBM ha realizzato un transistor al grafene con una frequenza di funzionamento massima di 100 G Hz e lunghezza del gate di 240 nm; Nel 2011, l'IBM ha realizzato un transistor dello stesso materiale con una frequenza di 155 GHz e lunghezza del gate di 40 nm. Nel 2010, all' UCLA, un altro test con il grafene ha toccato il record di velocità di un transistor raggiungendo i 300 GHz. Analoghi transistor all' arseniuro di gallio hanno una frequenza massima di 40 GHz. Una delle principali applicazioni dei materiali in grafene già disponibili riguarda i nanocompositi polimerici, ottenuti incorporando grafene (come nano-carica) nella matrice polimerica di base. A settembre 2021 è stata avviata la prima produzione in serie di un'automobile elettrica con batteria al grafene.

Il grafene trova impiego nei supercondensatori per i suoi tempi di ricarica dell' ordine di pochi minuti. Poiché non ha una capacità di accumulo dell'energia pari a quella delle batterie agli ioni di litio, il supercondensatore è di solito accoppiato con accumulatori di altri materiali, come ad esempio l' alluminio, che raggiungono 2.000 cicli di ricarica, un tempo di ricarica tra 1 e 5 minuti, e una densità di energia di 150-160 Wh/kg (e un limite teorico di 1.050).

Il grafene periodicamente impilato e il suo isomorfo isolante forniscono un elemento strutturale affascinante nell'implementazione di superreticoli altamente funzionali su scala atomica, che offre possibilità nella progettazione di dispositivi nanoelettronici e fotonici. Vari tipi di superreticoli possono essere ottenuti impilando il grafene e le sue forme correlate. La banda di energia nei superreticoli sovrapposti a strati risulta essere più sensibile alla larghezza della barriera rispetto a quella nei superreticoli semiconduttori III - V convenzionali. Quando si aggiunge più di uno strato atomico alla barriera in ciascun periodo, l'accoppiamento delle funzioni d'onda elettroniche nei pozzi potenziali vicini può essere significativamente ridotto, il che porta alla degenerazione delle sottobande continue in livelli di energia quantizzata. Quando si varia la larghezza del pozzo, i livelli di energia nei pozzi potenziali lungo la direzione L-M si comportano in modo distinto da quelli lungo la direzione K-H.

Un superreticolo corrisponde a una disposizione periodica o quasi periodica di materiali diversi e può essere descritto da un periodo di super reticolo che conferisce una nuova simmetria traslazionale al sistema, influenzando le loro dispersioni di fononi e di conseguenza le loro proprietà di trasporto termico. Recentemente, strutture monostrato uniformi di grafene-hBN sono state sintetizzate con successo tramite schemi litografici accoppiati con deposizione chimica da vapore (CVD). Inoltre, i superreticoli di grafene-hBN sono sistemi modello ideali per la realizzazione e la comprensione del trasporto termico dei fononi coerente (ondulatorio) e incoerente (particellare).

Il grafene è capace di immagazzinare idrogeno: se deformato, forma delle "creste", e l'idrogeno tende ad accumularsi sulle punte di tali creste. Per rilasciare il gas è necessario eliminare la deformazione del grafene, in modo che l'idrogeno sia espulso dalle creste. Tali risultati sono frutto del lungo lavoro messo in atto dall' Adanascelo team nell'isola di Hokkaido, in Giappone.

Alcuni ricercatori della Columbia Engineering hanno realizzato una lampadina miniaturizzata, capace di emettere luce grazie a un filamento incandescente di grafene, analogamente a quanto avviene nelle comuni lampadine con filamento di tungsteno. Per ottenere questo risultato gli scienziati hanno applicato dei piccoli elettrodi metallici su strisce di grafene invisibili a occhio nudo. Quando nel circuito passa corrente elettrica, il grafene si riscalda fino a 2 500 °C emettendo luce visibile. La scoperta è stata pubblicata sulla rivista Nature Nanotechnology nel 2015.

Un esperimento di osmosi inversa è stato condotto negli Stati Uniti dai ricercatori del Massachusetts Institute of Technology. "La struttura molecolare peculiare del grafene consente di creare fori di qualsiasi dimensione sulla sua superficie. Questo ha permesso di far passare l'acqua da una parte e i sali dall'altra dello strato", esattamente come accade in una comune osmosi inversa a membrane.

Nel 2019 a Bergamo è stata realizzata la prima strada italiana a base di grafene sfruttando il rifacimento di una carreggiata preesistente. Il tratto di strada è lungo circa 1 km e costituito da un supermodificante a base di grafene, che permette di aumentare notevolmente la vita utile dell'opera, mischiato ad una plastica dura.

Il grafene è stato applicato per la prima volta nel tennis nel 2012 con la creazione di una racchetta nella quale fu aggiunto un innesto in grafene al cuore della racchetta, per rendere tale zona più leggera e dinamica e potendo così aggiungere peso al manico e in testa alla racchetta.

L'azienda italiana Vittoria utilizza questo materiale nella mescola delle gomme per assicurare maggiore aderenza, maggiore velocità, maggiore resistenza alle forature e più resistenza in generale. Dopo svariate ricerche e test, si è notato che le molecole di grafene, essendo estremamente sottili, riescono a riempire lo spazio vuoto che separa le molecole di gomma. Di conseguenza, il grafene agisce come un magnete: infilandosi tra le molecole di gomma, crea di fatto un legame con le stesse e le tiene più unite. Vittoria ha ottenuto risultati straordinari anche con l'applicazione del grafene alle ruote. Proprio come negli pneumatici, anche nelle ruote il grafene agisce come magnete integrandosi con il carbonio di cui sono fatte. Essendo estremamente sottile, il grafene si stratifica negli spazi che dividono le molecole di carbonio e crea un legame con esse. Ne consegue che le caratteristiche del carbonio in termini di rigidità laterale della ruota, resistenza agli urti, riduzione del peso e dissipazione del calore migliorano esponenzialmente. Inoltre, il carbonio impreziosito dal grafene, consente alle ruote di resistere a pressioni di gonfiaggio di copertoni tubeless molto più elevate di prima e di resistere ancor meglio alle frenate più brusche, in qualsiasi condizione.

Nel gennaio 2013 il progetto Graphene (insieme con il progetto Human Brain Project) è stato selezionato dalla Commissione europea tra i FET Flagships, i progetti faro di ricerca e sviluppo promossi dall' Unione europea: scelti da una rosa di sei candidati, i due progetti beneficeranno di un sostegno finanziario di un miliardo di euro per la durata di dieci anni.

La tossicità del grafene è stata discussa ampiamente nella letteratura scientifica. La raccolta più ampia riguardo alla tossicità del grafene riepiloga gli effetti in vitro, in vivo, antimicrobici e ambientali di questa sostanza ed evidenzia i vari meccanismi della tossicità del grafene stesso, che dipende da fattori come forma, dimensione, purezza della sostanza, fasi lavorative della post-produzione, stato ossidativo, gruppi funzionali, stato di dispersione, metodi di sintesi, dose di somministrazione e tempi di esposizione.

I nanonastri, le nanopiastrine e le nano-cipolle di grafene non sono tossiche fino alla concentrazione di 50 µg/mL. Queste nanoparticelle non alterano la differenziazione delle cellule staminali del midollo osseo in osteoblasti o adipociti, suggerendo che a basse dosi le nanoparticelle di grafene sono sicure per eventuali applicazioni biomediche. Dei cristalli di grafene multistrato dello spessore di 10 µm sono stati capaci di perforare le membrane cellulari in soluzione; una ricerca della Brown University descrive la potenziale tossicità del grafene: intaccherebbe e danneggerebbe le cellule umane per via della sua natura bidimensionale, soprattutto quando finemente frammentato, come è anche stato segnalato per i fullereni. Gli effetti fisiologici del grafene rimangono incerti, e questo rimane un campo inesplorato.

1. ^ Il grafene a doppio strato, la prossima rivoluzione scientifica?

2. Luca Beverina, ^ Futuro materiale, 2020, il Mulino, Bologna, ISBN 978 88 15 28669 7

3. ^ H.P. Boehm, R. Setton e Stumpp, E., Nomenclature and terminology of graphite intercalation compounds , in Pure and Applied Chemistry, vol. 66, 1994, p. 1893-1901, DOI:10.1351/pac199466091893.

4. ^ Università di Gottinga, Unexpected quantum effects in natural double-layer graphene , su phys.org, 15 agosto 2022.

5. ^ () R. R. Nair, P. Blake e A. N. Grigorenko, Fine Structure Constant Defines Visual Transparency of Graphene , in Science, vol. 320, n. 5881, 6 giugno 2008, pp. 1308-1308, DOI:10.1126/science.1156965. URL consultato il 5 novembre 2016.

6. ^ Dimitrios G. Papageorgiou, Ian A. Kinloch e Robert J. Young, Mechanical properties of graphene and graphene-based nanocomposites , in Progress in Materials Science, vol. 90, 1º ottobre 2017, pp. 75-127, DOI:10.1016/j.pmatsci.2017.07.004. URL consultato il 3 luglio 2019.

7. ^ IBM sperimenta un transistor in grafene da 155GHz , su businessmagazine.it, Business Magazine, 11 aprile 2011.

8. ^ IBM: dimostrazione di un transistor in grafene da 100GHz , su hwupgrade.it, Hardware Upgrade, 8 febbraio 2010. URL consultato il 9 febbraio 2010.

9. ^ T. Gatti, N. Vicentini, E. Menna, Le potenzialità di impiego del grafene in ambito industriale (), su chimica.unipd.it, Innova FVG - Progetto NANOCOAT. URL consultato il 6 febbraio 2017 (archiviato dall'url originale il 7 febbraio 2017).

10. ^ L'auto elettrica (con batteria al grafene) che si ricarica in otto minuti , su La Gazzetta dello Sport. URL consultato il 25 aprile 2021.

11. ^ Yang Xu, Yunlong Liu, Huabin Chen, Xiao Lin, Shisheng Lin, Bin Yu e Jikui Luo, Ab initio study of energy-band modulation ingraphene-based two-dimensional layered superlattices , in Journal of Materials Chemistry, vol. 22, n. 45, 2012, p. 23821, DOI:10.1039/C2JM35652J.

12. ^ () Zheng Liu, Lulu Ma, Gang Shi, Wu Zhou, Yongji Gong, Sidong Lei, Xuebei Yang, Jiangnan Zhang, Jingjiang Yu, Ken P. Hackenberg, Aydin Babakhani, Juan-Carlos Idrobo, Robert Vajtai, Jun Lou e Pulickel M. Ajayan, In-plane heterostructures of graphene and hexagonal boron nitride with controlled domain sizes , su Nature Nanotechnology, febbraio 2013, pp. 119-124, DOI:10.1038/nnano.2012.256.

13. ^ () Isaac M. Felix e Luiz Felipe C. Pereira, Thermal Conductivity of Graphene-hBN Superlattice Ribbons , su Scientific Reports, 9 febbraio 2018, p. 2737, DOI:10.1038/s41598-018-20997-8.

14. ^ () Isaac de Macêdo Félix, Condução de calor em nanofitas quase-periódicas de grafeno-hBN , su repositorio.ufrn.br, 4 agosto 2020.

15. ^ Nicola Nosengo, Ecco le tecnologie (europee) del futuro Archiviato il 27 gennaio 2013 in Internet Archive., 25 gennaio 2013, dal sito dell'Istituto dell'Enciclopedia italiana Treccani

16. ^ () Lalwani, Gaurav; D'Agati, Michael; Mahmud Khan, Amit; Sitharaman, Balaji et al., "Toxicology of graphene-based nanomaterials". , in Advanced Drug Delivery Reviews, vol. 105, n. 109-144, ottobre 2016, DOI:10.1016/j.addr.2016.04.028. URL consultato il 30 agosto 2015.

17. ^ Valerio Porcu, Il grafene è tossico, attacca le cellule e le danneggia , in Tom's Hardware, 16 luglio 2013. URL consultato il 4 aprile 2017 (archiviato dall'url originale il 14 settembre 2015).

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Il grafene è un materiale costituito da uno strato monoatomico di atomi di carbonio (avente cioè uno spessore equivalente alle dimensioni di un solo atomo). Ha la resistenza teorica del diamante e la flessibilità della plastica.

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Giulio Pietra   Le Bioplastiche                                                                                                   

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Giulio Pietra   Le Bioplastiche                                                                                                   

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Le bioplastiche sono un materiale che si ottiene dagli scarti alimentari, è biodegradabile ma non riciclabile.
E' utilizzata soprattutto per imballaggi, posate e oggetti usa e getta.
Viene creata tagliando e frullando le fibre degli alimenti, poi viene aggiunto un reagente che scioglie gli zuccheri, il composto creato si mette in uno stampo, e poi in forno.
I vantaggi:  sono biodegradabili e quindi sostenibili.
Gli svantaggi: sono fragili, costano molto elevato e non sono riciclabili, hanno una scarsa resistenza termica.

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Il grafene si ottiene dalla grafite, ha una proprietà di resistenza 200 volte superiore all'acciaio. Per generare il grafene si possono usare le bucce di banana e la plastica, in quanto sono fonte  di carbonio. Il grafene può essere trovato delle attrezzature sportive. Il grafene è un materiale costoso da produrre, e sembra che sia anche tossico.

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LE MATERIE PRIME DELLE BIOPLASTICHE

Le materie prime per produrre le bioplastiche sono elementi organici (frutta e verdura) di solito marci o scarti.

COME SI PRODUCONO LE BIOPLASTICHE

Per produrre le bioplastiche bisogna sminuzzare/tagliare il vegetale, frullarlo, si aggiunge uno speciale reagente, 12 ore di riposo e si ottiene una specie di marmellata che va fatta essiccare altre 12 ore e si forma la plastica

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DERIVA DALLA GRAFITE(materia prima)

SOPERTO DA: Kostantin Novoselov & Andrej Gejm nel 2004

Proprietà: Conduttività elettrica e termica, resistenza, foto assorbenza, impermeabilità, flessibilità.

Svantaggi: tossicità, costo elevatissimo

Vantaggi: si può utilizzare per fare di tutto, leggero e resistentissimo.

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La materia prima del grafene è la grafite, un materiale molto resistente però meno del grafene.
Il grafene ha vantaggi come condurre calore, resistente 200 volte di più dell'acciaio ed è molto leggero. L'unico svantaggio è il costo del materiale e dell'energia per produrlo. Il riciclaggio avviene per via dell'estrazione del carbonio da ogni cosa che lo contiene.

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I materiali MOF (metal organic framework) Rebecca Chiocca

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I materiali MOF (metal organic framework) Rebecca Chiocca

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VANTAGGI
Assorbono la luce del sole , possono essere utilizzati per la rimozione di tutti i tipi di inquinamenti delle risorse idriche, sono economici, riduzione dei tempi di trattamento, la produzione è facilmente trasformabile in chilogrammi.

SVANTAGGI
I mof possono avere un prezzo alto, solamente se all'interno contengono un metallo molto costoso ( zirconio).

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🔋

VANTAGGI
La bioplastica è biodegradabile al 100% e

risolve il problema dei tempi di smaltimento. E' Riciclabile e può portare alla produzione di fertilizzanti agricoli.
Riduce al minimo l’inquinamento e le conseguenze sull’ecosistema.
Abbassa i costi di gestione dei rifiuti.
In caso di incenerimento si hanno minori emissioni di fumi tossici .

SVANTAGGI
I costi di produzione più alti  rispetto alle plastiche convenzionali e questo incide sul prezzo finale del prodotto finito.
L’approvvigionamento delle materie organiche tramite libero mercato internazionale potrebbe peggiorare la deforestazione globale.

Il trasporto delle Biomasse è costoso
perchè sono voluminose e  soggette a deterioramento.

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Gabriele Serafini -  IL SILICENE (varie)

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Gabriele Serafini -  IL SILICENE (varie)

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VARIE

è stato scoperto nel 2012

è nato per caso da un difetto del grafene

è considerato il materiale del futuro

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Gabriele Serafini -  IL SILICENE (proprietà e riciclo)

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Gabriele Serafini -  IL SILICENE (proprietà e riciclo)

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PROPRIETA'

Conduce l'elettricità

conduce il calore

è fotoassorbente

resiste alla trazione

RICICLO
Non è riciclabile

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I materiali MOF (metal organic framework) Sofia Trillicoso

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I materiali MOF (metal organic framework) Sofia Trillicoso

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MATERIE PRIME
Sono formati da ioni metallici o aggregati cioè composizioni chimiche abbinati a polimeri organici per formare una struttura porosa.

PROPRIETA'
Le principali proprietà sono: resistenza, rigidità, durezza, plasticità, tenacità, semiconduttività  elettrica, igroscopicità ed idrofilia

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1)Il grafene deriva dalla grafite che è costituita da molecole di carbonio.
2)Il grafene è il primo materiale in 2D.
3)E' tossico e molto costoso ed è  difficile da produrre.
4)E' un materiale riciclabile
Tommaso Gambini
P.S. E' stato inventato nel 2004 da due scienziati russi

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Il grafene deriva dalla grafite e si ottiene trattandola con acido solforico e nitrico.
Conduce calore ed elettricità, si può rendere trasparente, è impermeabile, resistente e flessibile.
Si può usare per fare di tutto (protesi, scarpe, ruote per la bici ecc.) ed è al centro di nuovi studi per renderlo uno dei materiali più sostenibili e riciclabili al mondo.
Fu scoperto per caso da Kostantin Novoselov e Andrej Gejm nel 2004.

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La fibra ottica è formata due “tubi” di vetro molto sottili, inseriti l'uno nell'altro. Il più piccolo è il “cuore” ed è costituito da
vetro puro, contenente un'alta percentuale di silice. Qui passa e viene trasmessa la luce.

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Le fibre ottiche sono filamenti di materiali vetrosi o polimerici, realizzati in modo da poter condurre al loro interno la luce, e che trovano importanti applicazioni in telecomunicazioni, diagnostica medica, illuminotecnica e sicurezza

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Gabriele Serafini -  IL SILICENE (materia prima, produzione, utilizzi)

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Gabriele Serafini -  IL SILICENE (materia prima, produzione, utilizzi)

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LA MATERIA PRIMA
Il silicene deriva dal silicio

PRODUZIONE
Per produrlo bisogna far evaporare i suoi atomi e depositarli su un altro materiale.

UTILIZZI

Viene utilizzato nei microchip e potrà ridurne ulteriormente la loro misura

viene usata nei fotovoltaici e nella nanoelettronica

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I materiali MOF ( metal organic framework) Rebecca Chiocca

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I materiali MOF ( metal organic framework) Rebecca Chiocca

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MATERIE PRIME
Sono formati o da ioni (conducono molto bene l'elettricità) o da cluster metallici ( molecole formate da uno o più legami di metallo).  All’interno di esso si possono immagazzinare dei gas, come idrogeno, metano e diossido di carbonio.

PROPRIETA' FISICHE/CHIMICHE
porosità, superficie specifica elevata, varietà di gruppi organici e di metalli utilizzabili, sono riutilizzabili,

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I materiali MOF (metal organic framework) Sofia Trillicoso

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I materiali MOF (metal organic framework) Sofia Trillicoso

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SVANTAGGI
I mof possono avere dei difetti strutturali e, per estendere i campi di applicazione, devono essere sottoposti a modifiche post sintetiche.

CURIOSITA'
I mof sono stati realizzati per la prima volta nel 1995 e si possono trovare anche in natura sotto forma di minerali  rari trovati finora solo nelle miniere di carbone siberiane.

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Come funziona la fibra ottica? (Daniel Amoroso)

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Come funziona la fibra ottica? (Daniel Amoroso)

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Il sistema si basa sul propagarsi della luce da un capo all'altro del filo rimbalzando sulle sue pareti interne. La fibra permette il passaggio da impulso elettrico a luminoso, e viceversa

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I materiali MOF (metal organic framework) Sofia Trillicoso

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I materiali MOF (metal organic framework) Sofia Trillicoso

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UTILIZZI
Tra i vari usi possiamo citare: catalisi, fotoluminescenza, somministrazione di farmaci e separazione dei gas.

VANTAGGI
I mof 303 potrebbero essere una grande risorsa per risolvere diversi problemi idrici

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La Bioplastica è un materiale simile alla plastica e per ora utilizzabile solo per sostituire la plastica usa e getta per posate e imballaggi.
E' fatta con fibra organiche tagliate e frullate, viene aggiunto un reagente che scinde gli zuccheri, poi viene messa in un imballaggio e in forno.
La Bioplastica presenta ancora dei difetti come la fragilità, la scarsa resistenza termica e il costo di produzione elevato
Giulio Baldocchi

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Proprietà e utilizzi della fibra ottica (Daniel Amoroso

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Proprietà e utilizzi della fibra ottica (Daniel Amoroso

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Le principali proprietà della fibra ottica sono temprabilita, inalterabilita, duttilità, capacità di trasmissione della luce, lunghezza (anche 100 km), leggerezza resistenza a calore ed elettricità.
Mentre è utilizzata principalmente nelle apparecchiature televisive, telefoniche e dei computer.

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il grafene si ottiene dalle grafite.
il grafene è uno dei materiali più utili ma costosi : è super impermeabile, si può rendere invisibile, conduttore di elettricità e di calore, è 200 volte più resistente dell'acciaio ed è flessibile.
il grafene è anche uno dei primi materiali in 2D ed è un materiale riciclabile

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La fibra ottica si produce tramite alcune fiammate di gas che vanno a depositare fuliggine di vetro drogato attorno ad una guaina

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I ricercatori studiano costantemente nuovi materiali che abbiano caratteristiche migliori di quelli esistenti: più leggeri, più sottili, più resistenti, più sostenibili ...