UNA CARTA NANOTECNOLOGICA

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Feb 112017
 

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La carta è un materiale riciclabile al 100% anche se questo processo richiede l’impiego di tanta energia e l’uso in alcuni casi di prodotti tossici o non propriamente compatibili con l’ambiente. Inoltre, la quantità che se ne produce, da sola è un grande carico per il nostro sistema di smaltimento. Molta della carta che utilizziamo ha, se ci facciamo caso, una vita utile molto breve; si pensi ai quotidiani o agli imballaggi di prodotti freschi che vengono utilizzate per tempi molto brevi a volte solo pochi giorni.

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E’ proprio su questa specifica tipologia di carta che il ricercatore Wenshou Wang della Shandong University cinese, insieme ai ricercatori della University of California e della Berkley University, stanno lavorando. In pratica, hanno realizzato un nuovo tipo di carta basata su nanotecnologie, in grado di essere scritta con la sola presenza della luce ed esattamente con i raggi Ultra Violetti.

Il team di ricercatori ha ricoperto un normale foglio di carta con un materiale nanotecnologico che è possibile stampare e cancellare senza l’utilizzo dei colori o degli inchiostri.

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Wenshou Wang

Si tratta di un materiale che cambia colore quando viene esposto a sorgenti luminose. In pratica questo foglio è rivestito con una pellicola composta da due nanoparticelle: il blu di Prussia, un inchiostro molto conosciuto dagli artisti, non tossico ed economico e il biossido di titanio (TiO2) un semiconduttore. L’inchiostro blu ha la caratteristica che diventa completamente trasparente se acquisisce elettroni, mentre il biossido è un materiale fotocatalitico in grado di accelerare le reazioni chimiche in presenza di raggi UV.

Approfondisco: la fotocatalisi è l’azione in virtù della quale alcuni materiali semiconduttori, per es. l’ossido di zinco e il biossido di titanio, sotto l’azione della luce possono dar luogo a reazioni di riduzione o di ossidazione di sostanze indesiderate presenti anche in piccole quantità.

Il foglio si presenterà di conseguenza di colore blu prima di essere utilizzato per la presenza del blu di Prussia. La stampa avviene attraverso l’esposizione del foglio ai raggi UV; in questo modo, lo strato di biossido di titanio verrà eccitato dalla luce emettendo elettroni che, catturati dallo strato di colore ne realizzeranno la depigmentazione. In pratica, il foglio diventerà completamente trasparente tranne nelle parti non toccate dai raggi UV. In questo modo il testo o le immagini stampate resteranno in evidenza, in questo caso di colore blu.

Questa trasformazione, resta attiva per un periodo di circa 5 giorni, dopo i quali, lentamente ritornerà alla condizione iniziale, ossia completamente blu. Tale processo può essere accelerato, sottoponendo il foglio all’azione di un calore a 120°C per circa 10 minuti.

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Usando pigmenti diversi dal blu di Prussia, è possibile stampare in altri colori. Ora i ricercatori stanno lavorando per la realizzazione di una stampante in grado di stampare e cancellare immagini su fogli trattati con queste nanoparticelle.

E’ possibile già immaginare l’impatto sull’ambiente e sui costi di una carta del genere che non deve essere riciclata, ma solo ristampata infinite volte senza mai essere gettata; non saranno necessari colori di alcun genere e smaltimento di toner e cartucce esauste. Giornali, volantini pubblicitari e tutto ciò che necessita solo una stampa temporanea potranno essere realizzate con questo nuovo prodotto e risparmiare all’ambiente processi lunghi e comunque inquinanti per il recupero della carta da macero.

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UNA SUPER BATTERIA DALLE NANOTECNOLOGIE

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Nov 272016
 

Abbiamo parlato molte volte di nuove tecnologie per la realizzazione di batterie per prodotti indossabili e per gli smartphone. Le batterie rappresentano oggi proprio per questi ultimi il vero tallone di Achille. I moderni cellulari, infatti svolgono una quantità enorme di funzioni e vengono usati in modo continuativo dai loro proprietari. Questo purtroppo si traduce in un consumo della batteria molto rapido che richiede continue ricariche anche giornaliere.

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Le nueve batterie cercano di far fronte a questi limiti e anche i produttori ottimizzando i software e l’hardware cercano di limitare i danni, ma la realtà è che bisogna ricaricare il proprio cellulare almeno una volta al giorno e serve del tempo affinché questa non raggiunga un livello accettabile. Inoltre, le batterie sono soggette a un lento ma progressivo decadimento dovuto all’uso; cioè man mano che le si utilizza, la durata diminuisce e i tempi di ricarica crescono.

Dagli studi condotti sulle nanotecnologie all’Università della Florida Centrale dal ricercatore Yeonwoong ‘Eric’ Jung forse si apre uno spiraglio per una soluzione definitiva.

Si tratta di un sistema che utilizza super condensatori flessibili che rispetto alle normali batterie utilizzate oggi, riescono a mantenere la propria stabilità per almeno 30.000 cicli di ricarica, ossia molto di più delle attuali. La loro struttura, inoltre, consente di immagazzinare l’energia molto più rapidamente di quelle al litio potendo così ridurre drasticamente i tempi di ricarica da qualche ora a pochi secondi.

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In pratica, questi condensatori sono composti da milioni di microscopici filamenti rivestiti da materiali bidimensionali capaci di far fluire gli elettroni molto più velocemente così da avere tempi di ricarica inferiori e sono rivestiti da nanomateriali capaci di fornire una superiore densità che consente un maggior accumulo di energia e potenza.

Si tratta è vero di un progetto ancora in fase sperimentale, ma i risultati fin qui ottenuti fanno ben sperare che si sia imboccata finalmente la giusta strada per realizzare la batteria definitiva, sia per gli indossabili che per le auto elettriche. Staremo a vedere.

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