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L'impiego del grafene in edilizia

Il grafene è un materiale molto recente su cui ci sono varie ricerche per i possibili impieghi in molti settori tra cui l'edilizia, grazie alle sue proprietà.
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Il grafene materiale del futuro


Il Premio Nobel per la fisica nel 2010 è andato a Konstantin Novoselov e Andre Geim dell'Università di Manchester per la scoperta di un nuovo materiale bidimensionale: il grafene.
Si tratta di un materiale formato da un solo strato di atomi di carbonio e che ha notevoli proprietà. Proprio grazie a queste il grafene può essere considerato a buon diritto uno dei materiali del futuro, da impiegare anche in edilizia con ottimi risultati.


Come si produce il grafene


Il grafene deriva dalla grafite, quello delle punte delle matite.

I suoi scopritori lo hanno ricavato utilizzando un semplice pezzo di nastro adesivo riducendo così il carbonio ad una scaglia sottilissima costituita da solo un atomo.

Foglio di grafene - Pinterest
Oggi il grafene viene prodotto in laboratorio, sottoponendo la grafite ad un complesso processo che parte dal trattamento con una soluzione acida. Successivamente si passa alla ossidazione e poi ad una esfoliazione meccanica o una esfoliazione in fase liquida, fino a ridurre la sostanza originaria in fogli molto sottili.

Si può affermare, infatti, che il grafene è ad oggi il materiale più sottile mai esistito.

Batterie al grafene - Pinterest
In Italia tra i maggiori produttori di grafene c'è la startup Graphene-xt
Questa azienda produce grafene per diversi usi tra cui sensori, vernici, coating e membrane.


Le proprietà del grafene


Il grafene come si è accennato ha notevoli proprietà, fisiche, meccaniche, elettroniche e termiche.

Innanzitutto, pur essendo il materiale più sottile mai inventato e trasparente, è molto resistente, ma allo stesso tempo anche molto fragile, per cui questo non consente di avere fogli molto grandi o spessori utili per realizzare grandi strutture che necessitano di una forte resistenza a trazione.

Tinture per capelli a base di grafene - Pinterest
Questo materiale ha comunque una grande flessibilità.

È un conduttore migliore del rame da un punto di vista elettrico e migliore di qualsiasi altro materiale per quanto riguarda il calore.


Grafene applicazioni possibili


Le applicazioni del grafene sono molteplici e in svariati campi, dallo sport, al design, alla tecnologia e nanotecnologia, fino ad arrivare alla moda.

I fogli di grafene grazie alla loro trasparenza possono essere utilizzati per la realizzazione di touch screen e pannelli solari.

Grazie alle sue proprietà elettroniche può essere impiegato nella realizzazione di batterie a flusso e batterie a ioni di litio.

Filtri al grafene per acqua potabile - Pinterest
Inoltre, mescolato ad altri materiali come la plastica, esso può renderli conduttori e più resistenti.

In futuro potremo risolvere anche i problemi di carenza di risorse idriche grazie a filtri a base di grafene, che in modo più rapido ed economico di quanto si faccia oggi, consentiranno la desalinizzazione dell'acqua di mare per osmosi inversa.

Nella moda, vengono prodotte giacche con l'ausilio di questo materiale che le rende leggere ed impermeabili. Nulla fa presupporre però che in futuro il grafene possa avere altre applicazioni per la realizzazione di abiti hi-tech.

Il grafene e lo sport


Nello sport il grafene è stato impiegato per la realizzazione di una racchetta speciale che è più leggera e maneggevole. Anche nel ciclismo c'è stata un'applicazione di questo materiale mescolato alle gomme, sempre per garantirne leggerezza, maggiore aderenza e forte resistenza.

Per finire, anche nei caschi e nelle scarpe da ginnastica sono stati inseriti elementi in grafene.


Usi del grafene in edilizia


Anche in edilizia l'impiego di questo nuovo materiale potrà portare molte innovazioni in futuro.

Già ci sono varie sperimentazioni che sono andate a buon fine.
Tra queste, c'è una ricerca condotta dalla Columbia Engineering che ha riguardato la produzione di una lampadina miniaturizzata con filamento in grafene.

Il calcestruzzo rinforzato


Proprio di recente in Gran Bretagna è stata prodotta dai ricercatori dell'Università di Manchester la prima lastra di calcestruzzo al grafene, il Concretene.

Questo materiale sarebbe più resistente del calcestruzzo tradizionale di circa il 30%.
In questo modo si riuscirebbe ad impiegare una quantità inferiore di materiale nelle strutture con notevole riduzione di tempi di realizzazione, di costi e di impronta ecologica.

Altra invenzione è quella di un additivo a base di grafene che rende il calcestruzzo più flessibile del 45%. Si tratta di una ricerca fatta in Spagna stavolta da Graphenano.

La ricerca italiana


In Italia è in corso un progetto denominato Cemphene, coordinato da Italcementi, per realizzare cementi fotocatalitici mangia-smog a base di grafene, grazie alle proprietà ottiche di questo materiale. Si andrà ad aggiungere ai cementi autopulenti, migliorandone le performance.

Il calcestruzzo al grafene è più resistente - Pinterest
Infine, il calcestruzzo al grafene sfrutterà anche la conduttività di questo materiale per la realizzazione di sistemi di riscaldamento a pavimento o a parete molto performanti. In questo caso, infatti, trasformando energia elettrica in termica, sarà un sottilissimo strato di cemento al grafene posto al di sotto della pavimentazione a garantire il comfort termico.

Il grafene sarà impiegato anche per riscaldamento - Pinterest
Si tratta sempre di una ricerca italiana che comporterà risparmio di spazio e di costi nelle costruzioni del futuro.

Asfalto di lunga durata con grafene


Ancora, nel 2019 alcuni ricercatori hanno costruito a Bergamo 1 km di strada mescolando l'asfalto con diverse quantità di grafene, e suddividendola in blocchi da 250 m per poter studiare il comportamento dei diversi campioni.



Il risultato è un materiale di maggiore durata, con conseguente risparmio economico e di materiali di primo utilizzo.

Acciai innovativi


Sono allo studio, ancora, acciai trattati con grafene, che avranno caratteristiche anticorrosive migliori rispetto ad oggi, con una maggiore durata anche in questo caso.

Il grafene aumenta la flessibilità e durata degli acciai - Pinterest
Grazie a questa combinazione, inoltre, i cavi di acciaio saranno più flessibili e robusti.

Finiture al grafene per il restauro


Un'altra possibilità di impiego per il grafene è la produzione di malte di calce che porterebbero a tipologie di intonaci per il restauro di facciate antiche, di cui verrebbe aumentata la durata e risolti i problemi di usura.

Intonaci al grafene possono essere impiegati nel restauro - Pinterest

Altre applicazioni del grafene in edilizia


Già si è accennato all'impiego per le celle fotovoltaiche, ma la conduttività elettrica di questo materiale lo renderà sicuramente adatto alla produzione di LED ad alta efficienza.

Il grafene può essere impiegato per celle fotovoltaiche - Pinterest
Grazie poi alla sua impermeabilità, esso potrà in futuro sostituire i materiali impiegati in edilizia per questa loro caratteristica.

Vernici con grafene durano più a lungo - Pinterest
Le vernici, prodotte con una miscela contenente grafene, potranno essere oltre che resistenti all'acqua anche molto più resistenti alla corrosione, grazie all'aumento della loro flessibilità, per facciate autopulenti e di lunga durata.

grafene , grafite , grafene in edilizia , cemento
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Grafene in edilizia
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Grafene in edilizia: Commenti e opinioni



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