Il grafene, un materiale bidimensionale composto da atomi di carbonio disposti in un reticolo esagonale, ha un'ampia gamma di potenziali applicazioni grazie alle sue proprietà uniche, come l'elevata conduttività, la flessibilità, la resistenza e la conduttività termica. Queste applicazioni possono essere ampiamente classificate in elettronica, accumulo di energia, compositi e biosensing/salute.
Elettronica: L'elevata mobilità degli elettroni e la conduttività del grafene lo rendono un materiale ideale per le applicazioni elettroniche. Il grafene ottenuto per via CVD è particolarmente adatto a questi usi, con ruoli potenziali negli inchiostri conduttivi e nelle soluzioni informatiche avanzate come le FPGA fotoniche. I modulatori ottici a base di grafene potrebbero anche essere fondamentali nei futuri protocolli 6G.
Immagazzinamento di energia: L'elevato rapporto superficie/volume e l'eccellente conduttività del grafene lo rendono un materiale promettente per batterie e supercondensatori. Può immagazzinare più energia e caricarsi più velocemente di altri materiali, rivoluzionando potenzialmente la tecnologia delle celle a combustibile. Il grafene può essere depositato con il processo CVD su vari materiali, migliorando le loro capacità di accumulo di energia. È stato anche integrato con il nitruro di boro esagonale (hBN) e con i dicalcogenuri di metalli di transizione (TMDC) per l'uso nelle industrie nanoelettroniche e optoelettroniche.
Compositi: Le polveri e le nanoparticelle di grafene, prodotte principalmente con il metodo "top-down", sono utilizzate come additivi nei compositi polimerici, nei rivestimenti e nei sistemi di gestione termica. Questi additivi possono sostituire materiali tradizionali come il nerofumo o consentire nuove funzionalità, migliorando significativamente le proprietà dei compositi.
Biosensing/Salute: I biosensori al grafene sono in fase di sviluppo per la digitalizzazione diagnostica, in particolare nelle applicazioni point-of-care (PoC). Questi sensori sfruttano la conduttività e la sensibilità del grafene per rilevare i marcatori biologici, trasformando potenzialmente la diagnostica sanitaria.
In sintesi, le eccezionali proprietà del grafene lo rendono un materiale versatile con applicazioni in diversi settori ad alto impatto. Tuttavia, permangono sfide nella produzione di massa di grafene di alta qualità a un costo ragionevole, che è fondamentale per la sua adozione diffusa.
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