Leggero, resistente e ultra piatto: è il grafene il materiale del futuro. Anche in Formula 1

lunedì 9 febbraio 2015 · Esclusive
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Motori al plasma, pneumatici con aderenza variabile, materiali a controllo elettronico e… grafene. Nell’arco di 125 anni pare siano gli elementi principali della rivoluzione sulle macchine da competizione, secondo il rapporto che Ian Pearson – matematico, fisico, soprattutto futurologo a tempo pieno – ha elaborato l’anno scorso per conto di Dunlop.

Sembra fantascienza, invece perlomeno il grafene rischia effettivamente e seriamente di soppiantare i materiali tradizionali sulle auto da corsa. I motivi li spiega per F1WEB.it il dottor Francesco Bonaccorso, che sul grafene fa ricerca presso i Graphene Labs dell’Istituto Italiano di Tecnologia.

Cos’è il grafene. È un materiale bidimensionale, è formato da atomi di carbonio disposti con struttura a nido d’ape. Ha uno spessore sottilissimo, nell’ordine di un terzo di miliardesimo di metro, le dimensioni dell’atomo di carbonio.

Come si produce. Principalmente con due approcci opposti, tecnicamente bottom-up e top-down. Nel primo caso il grafene cresce artificialmente su un supporto. In quest’ambito la tecnica più sviluppata è la deposizione chimica in fase vapore: si usa un substrato metallico come catalizzatore per scomporre idrocarburi. Nel processo top-down invece il grafene si ottiene per esfoliazione della grafite: chiunque può produrne qualche strato quando scrive con la matita sulla carta. A livello industriale, l’esfoliazione in soluzione, che porta alla realizzazione di inchiostri, è il processo più promettente.

Gli aspetti d’interesse nel motorsport. Il grafene è il materiale più forte in natura, ha proprietà meccaniche superiori alle fibre di carbonio che si impiegano attualmente nei telai. Recenti studi mostrano che a seguito di un impatto il grafene distribuisce la forza meglio di qualsiasi altro materiale. Perciò può consentire di produrre telai più resistenti e leggeri, anche attraverso stampa 3D, con vantaggi di costo, design e performance.

Il costo del grafene. In fase di sviluppo ogni tecnologia ha costi elevati, a volte proibitivi poiché legati principalmente a spese nell’ambito della ricerca. Il grafene non sfugge a questa logica, ma il prezzo dipende anche dalla tecnica di produzione. Ci vogliono circa 50 euro per comprare un centimetro quadrato di grafene prodotto per deposizione chimica in fase vapore, anche migliaia di euro perper un grammo prodotto in soluzione. La forbice è enorme, dipende dalla purezza del materiale: più è puro, più costa. Ma per coprire un’area grande quanto un campo di calcio bastano, in principio, poco meno di 6 grammi di grafene.