DAI NANOTUBI DI CARBONIO, ACQUA PURA

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Set 132017
 

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La Terra, si sa è ricoperta per il 70% della sua superficie da acqua, ma sfortunatamente questa è salata, quindi non potabile. Quasi un paradosso l’avere a disposizione immense quantità d’acqua e non poterle utilizzare per dissetare quasi metà della popolazione del nostro pianeta che soffre, appunto, per la sua mancanza.

Tanti studi sono stati condotti al fine di realizzare un sistema capace di consentire la potabilizzazione dell’acqua marina, ma la soluzione definitiva non è ancora stata raggiunta.

Gli scienziati della Lawrence Livermore, in collaborazione con quelli dell’Università di Northeastern, hanno realizzato un approccio diverso, innovativo, che apre la strada a future e impensabili implementazioni.

ACQUAPOTABILE03Hanno utilizzato per la prima volta dei nanotubi di carbonio (CNT) con diametro inferiore a un nanometro, circa 0,8nm. Questi nanotubi, sono delle strutture cave fatte di atomi di carbonio il cui diametro è 50.000 volte più sottile di quello di un capello umano e la sua superficie interna liscia, consente la permeabilità dell’acqua bloccando il passaggio degli ioni di sale che invece sono più grandi.

L’uso di nanotubi di carbonio con diametri più piccoli del nanometro, ha consentito agli scienziati di raggiungere elevati gradi di successo. Infatti, anche quelli di diametro superiore al nanometro, questa operazione era possibile, ma con una minore efficienza nel trasporto proteico e nel blocco dei sali. Inoltre, questi tubi, così stretti, costringono l’acqua a passare in una sola direzione filtrandola con molta precisione.

In pratica, questi nanotubi, con la loro particolare struttura e forma, con le loro superfici atomiche lisce e la loro somiglianza con dei canali di trasporto idrico, consentono di ottenere delle vie di trasporto molecolare molto efficienti.

Già oggi è possibile depurare e desalinare l’acqua marina utilizzando speciali membrane porose che imitano le proteine biologiche, ma la via dei nanotubi di carbonio apre nuove e imprevedibili strade alle tecnologie per la depurazione delle acqua.

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GRAFENE 3D PER SUPER MATERIALI

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Gen 302017
 
Ogni giorno che passa la scienza trova nuove incredibili utilizzazioni per il grafene, il super materiale scoperto pochi anni fa e ottenuto dalla grafite.
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Un gruppo di scienziati del MIT di Boston ha assemblato fogli bidimensionali di grafene in modo da ottenerne una “maglia tridimensionale”. Il risultato? Un materiale con una resistenza meccanica 10 volte maggiore di quella dell’acciaio ma con una densità pari a solo il 5% della lega ferrosa.

Approfondisco: la densità rappresenta il rapporto in una sostanza tra la massa e il suo volume (per massa si intende la quantità di materia presente in un corpo).

Il grafene è oramai ritenuto da tutti il materiale più resistente in assoluto tra quelli finora scoperti. Il problema fino ad oggi riscontrato dai ricercatori è stato proprio quello di poter utilizzare tale materiale per applicazioni che non fossero esclusivamente bidimensionali, in quanto è noto che la sua struttura è bidimensionale perché formata da un solo strato di atomi.

Struttura atomica del grafene

Struttura atomica del grafene

Gli studiosi del MIT, hanno passato a setaccio ogni singolo atomo del grafene analizzandone anche la disposizione geometrica e sono arrivati alla conclusione che combinando fiocchi di grafene in forme particolari si potesse sfruttare questa loro resistenza anche per scopi e soluzioni diverse. Sono state prese a riferimento le particolari strutture molecolari di alcuni coralli e delle diatomee, creature microscopiche il cui volume è bassissimo rispetto alla loro superficie. Sono stati assemblati fiocchi di grafene attraverso l’uso di calore e pressione in modo da modellarlo in forme tridimensionali che ricordano una spugna.

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Campione di grafene 3D

Sono state provate differenti configurazioni geometriche fino a realizzare un campione che ha presentato una resistenza meccanica 10 volte superiore a quella di un buon acciaio ma con una densità  del 5% rispetto a quest’ultimo.

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Differenti configurazioni in prova

Immaginate quali potranno essere le possibili utilizzazioni di questo nuovo super materiale soprattutto nel campo dell’edilizia.

Strutture e reticoli di grafene che avvolgono i materiali base dell’edilizia formati attraverso l’uso di calore e pressione. Una volta conformato l’oggetto, si potrebbe togliere il materiale base e lasciare la super struttura in grafene molto più leggera e resistente. Immaginate costruzioni tipo ponti o grattacieli quale beneficio potrebbero trarre da questa incredibile scoperta. Vedremo quali saranno gli sviluppi commerciali che questo nuovo prodotto sarà in grado di generare.

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GRAFENE un MIRACOLO MOLECOLARE

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Feb 052013
 

L’Unione Europea ha stanziato un miliardo di Euro per sviluppare la ricerca su un nuovo materiale, molto promettente e che potrà avere incredibili prospettive di sviluppo industriale e commerciale: il grafene. Questo è stato scoperto in laboratorio nel 2004 da due fisici Andre Geim e Konstantin Novoselov dell’Università di Manchester e gli è valso il premio nobel. I progetti, selezionati dall’Unione Europea, in un novero di progetti pilota, saranno  finanziati con la cifra di un miliardo di euro spalmati in un periodo di circa 10 anni coinvolgendo un gruppo di grandi aziende europee tra le quali Nokia.

Il grafene è un materiale derivato dalla grafite e presenta una combinazione di caratteristiche le rendono uno dei più interessanti scoperti negli ultimi anni. E’ infatti un materiale “bidimensionale” dallo spessore pari a quello di un solo atomo, ma allo stesso tempo leggerissimo e resistentissimo, considerato al momento il materiale più resistente fra quelli conosciuti, ancor di più del diamante. Oltre a questo è un ottimo conduttore di elettricità, è trasparente ma anche flessibile.

Vedremo quali miracoli verranno fuori dalle future applicazioni di questo nuovo  materiale sviluppato da mani esperte in avanzatissimi laboratori sparsi per il mondo.