La Graphene Flagship ritorna al GSMA Mobile World Congress, portando con sé la prossima generazione di tecnologie mobili. Entra nel padiglione Graphene e entra nell'affascinante mondo del grafene e dei materiali correlati in una mostra progettata per dare vita a questi materiali. Scopri come possono essere realizzati su larga scala nel Knowledge Center di Graphene e sperimentare nuove tecnologie all'avanguardia, con dimostrazioni interattive in Sensori e IoT, Wearables and Health, Datacom ed Energy. Organizzato dalla Graphene Flagship, a cura di ICFO e supportato dalla Commissione europea e dalla GSMA, il padiglione Graphene rappresenta uno sguardo al futuro delle tecnologie mobili
I dispositivi
elettronici potranno essere lavati in lavatrice e quindi stampati direttamente
sui vestiti: l’elettronica potrà diventare davvero indossabile. Il segreto
risiede negli inchiostri realizzati con il grafene. Ma un getto d’inchiostro
che proietta circuiti su qualsiasi superficie apre la strada ad applicazioni
innovative
Tra
qualche anno molti dispositivi elettronici saranno accompagnati da un’etichetta
che specifica se possono essere lavati in lavatrice e stirati. Circuiti che
saranno stampati direttamente sui capi di abbigliamento, rendendo effettiva la
promessa dell’elettronica indossabile. Il segreto di questa rivoluzione risiede
negli inchiostri realizzati col grafene e altri materiali bidimensionali, ossia
formati da un singolo strato di atomi. Il grafene, in particolare, è costituito
da un unico strato di atomi di carbonio su base esagonale e valse nel 2010 la
vittoria del premio Nobel per la fisica agli scienziati che ne scoprirono le
sue straordinarie proprietà.
I
ricercatori del Cambridge Graphene Centre, nell’omonima università inglese, da
diversi anni hanno sviluppato una tecnica che consente di produrre su larga
scala inchiostri commerciali a base di grafene e dei suoi “fratelli”
bidimensionali, come il nitruro di boro. Questi inchiostri, come spiega da
Cambridge l’italiano Felice Torrisi, permettono già oggi di “stampare elettrodi
flessibili e trasparenti per schermi o celle solari, antenne per dispositivi a
radiofrequenza come quelle integrabili sulle confezioni dei prodotti, sensori
di pressione e ricetrasmettitori usa e getta a basso costo e riciclabili”.
Ora
però il team di Torrisi si è spinto oltre sviluppando per la prima volta degli
inchiostri, composti da grafene e nitruro di boro, che consentono di “stampare
i circuiti elettronici direttamente sui tessuti e con qualche modifica delle
fibre rendere il nuovo tessuto lavabile in lavatrice”.
Il
tutto funziona “per almeno venti cicli di lavaggio senza significativi
cambiamenti nella performance”, come hanno spiegato i ricercatori su Nature
Communications. In pratica, con questo inchiostro gli studiosi
hanno realizzato dispositivi e circuiti elettronici come un transistor, un
inverter, una memoria logica e un elemento a memoria di due bit, dimostrando
quindi la fattibilità della tecnica.
Come
spiega Torrisi, inoltre, i materiali utilizzati – ossia il grafene e il nitruro
di boro – sono “biocompatibili non interagendo con la pelle” e quindi
particolarmente adatti ad indumenti da indossare.
Le
potenzialità di questo studio sono notevoli: “Immagina di avere una maglietta
che raccoglie informazioni sul tuo stato di salute, le memorizza, e poi è in
grado di mostrare questi dati attraverso un display”. Questo stesso indumento
potrebbe anche misurare lo stato d’animo e cambiare colore di conseguenza,
monitorare la sudorazione quando si fa sport o, ancora, diventare interattivo e
perfetto per il mondo dei videogiochi.
Il
fatto che questi circuiti siano realizzabili con una stampante li rende ancora
più interessanti poiché “la stampa è una tecnica che permette una fabbricazione
veloce e a basso costo; utilizzando una stampante a getto d’inchiostro è
possibile costruire i nostri circuiti su qualunque superficie senza nemmeno
toccarla”.
La
resistenza all’acqua è anche il senso della ricerca seguita all’Università
egiziana di Alessandria dal team di Rafik Abbas che è riuscito a realizzare un
circuito idrofobico su una lastra di rame. La tecnica, descritta sulla rivista
“Advances in Materials Science and Engineering“, prevede in questo caso
l’utilizzo di fiocchi di grafene e fluoro e potrebbe essere applicata a oggetti
come i cellulari.
Resistenza
all’acqua che ora si estende anche ai pannelli solari. Un gruppo di ricercatori
dell’Università di Tokyo e del centro di ricerca Riken ha così recentemente
presentato sulla rivista Nature Energy una superficie
fotovoltaica che può essere immersa in acqua senza perdere le sue funzionalità.
Gli studiosi, guidati da Takao Someya, sono partiti da celle fotovoltaiche
organiche, flessibili ed estremamente sottili sviluppate da loro, ricoprendole
con un materiale impermiabile. Il risultato è stato la realizzazione di un
pannello solare flessibile che può rimanere immerso in acqua anche per due ore
perdendo solamente il 5,4% della sua efficienza.
L’impermiabilizzazione,
assieme alla possibilità di stampare direttamente circuiti elettronici su
superfici flessibili e tessuti, renderà sempre più pervasiva l’elettronica di
domani. “Con il mio gruppo – conclude infatti Torrisi – vogliamo creare una
vasta serie di inchiostri di materiali bidimensionali, come è il grafene,
per stampare questi dispositivi hi-tech su ogni superficie: dai tessuti
alle pareti o, perché no, al legno”. Non solo magliette elettroniche, dunque,
ma anche sedie e tavoli, i cui circuiti continueranno a funzionare anche quando
gli si versa sopra il caffè.
