Dallo stanene ai nanotubi in carbonio: ecco 6 materiali che cambieranno il mondo che ci circonda. Grazie alle loro qualità, come la superconduttività, la leggerezza e la resistenza, saremo in grado di costruire tecnologie sempre più innovative.
Negli ultimi anni sono stati scoperti nuovi materiali in grado di aprire scenari inaspettati per l’umanità. Alcuni sono particolarmente costosi, altri difficili da reperire. Difetti, se così vogliamo chiamarli, che vengono cancellati dalle possibilità che offrono e dalle qualità che possiedono. Soprattutto in ambito tecnologico. Alcuni li conoscete già, come il grafene, ma altri sono utilizzati solo in campi specifici e non hanno ancora occupato le luci della ribalta mediatica. Eccoli.
Airloy
È molto probabile che abbiate già sentito parlare dell’aerogel, una miscela simile al gel costituita da una sostanza allo stato solido e un gas. In apparenza assomiglia ad una specie di schiuma che ha, però, qualità importantissime. Ad esempio è un super-isolante. Negli ultimi anni, però, è comparso un nuovo materiale, chiamato Airloy, che unisce la forza delle plastiche convenzionali con le proprietà dell’aerogel. Il risultato è un prodotto, leggero duro e resistente. Probabilmente il miglior isolante termico e acustico esistente. È 100 volte più leggero dell’acqua e può sopportare oltre 20mila volte il suo peso. Viene usato nei cantieri di edifici di grandi dimensioni e nella ricerca spaziale.
Metallic Microlattice (reticoli metallici)
Sono metamateriali strutturati in forma di schiuma metallica dotati di caratteristiche fisiche macroscopiche molto particolari. Ad esempio una densità molto bassa, a causa della loro diffusa porosità. Caratteristiche che contribuiscono alla sua estrema leggerezza, cento volte inferiore rispetto a quella del comune polistirolo. Vengono utilizzati principalmente all’interno dell’industria aeronautica, si trovano all’interno delle ali degli aerei, e nell’industria automobilistica visto che le loro qualità sono ideali per l’assorbimento di urti e shock meccanici.
Nanotubi di carbonio
Dobbiamo la loro scoperta al chimico americano Richard Smalley che, nel 1985, si accorse di come, in determinati casi, gli atomi di carbonio andavano a comporre delle strutture ordinate di forma sferica. I cosiddetti fullereni. Queste strutture, tendendo ad arrotolarsi su se stesse, danno vita ad struttura cilindrica: i nanotubi di carbonio.
Il nanotubo è un materiale molto resistente alla trazione ed è molto più forte dell’acciaio. Possiede, inoltre, notevoli proprietà elettriche che cambiano in base al diametro e alla chiralità (il modo con cui i legami carbonio-carbonio si susseguono lungo la circonferenza del tubo). Può così diventare un conduttore di corrente o un semiconduttore come il silicio presente nei microchip. Apre, cioè, molte porte alla ricerca di nuovi metodi di costruzione nel campo dell’elettronica.
Grazie a questi nanotubi si potranno sviluppare chip sempre più piccoli e con prestazioni più elevate.
L’alluminio trasparente
È un materiale che ha conquistato l’attenzione dei giornali quando, nel 2009, ne fu annunciata la scoperta. Il motivo? Era già conosciuto per essere comparso in Star Trek come materiale usato per la costruzione di un vascello Klingon. Dopo 30 anni da quell’anticipazione cinematografica, è stato ottenuto da alcuni ricercatori di Oxford. Come? Separando un elettrone da un atomo tramite un preciso bombardamento laser. Tutto senza intaccare la sua struttura cristallina.
Questo tipo di alluminio è visibile solo con elevatissime radiazioni ultraviolette. È tre volte più duro dell’acciaio, quattro volte più della silice fusa ed è quasi duro (85%) come uno zaffiro. Viene utilizzato per creare vetri infrangibili e a prova di proiettile, strutture a infrarossi, stazioni spaziali, cabine di pilotaggio e grattacieli.
Grafene
Il grafene, ottenuto in laboratorio dalla grafite, per capirci, la parte che scrive della matita, è stato scoperto da Konstantin Novoselov e Andre Geim dell’Università di Manchester nel 2004. Questa scoperta valse loro motivo il Nobel nel 2010. Il grafene ha la resistenza meccanica del diamante ed è flessibile come la plastica. Grazie al carbonio dei suoi atomi può condurre energia e calore e, essendo “bidimensionale”, è di fatto trasparente e leggerissimo. Un materiale dalle potenzialità infinite secondo gli studiosi che potrebbe essere usato per i touch screen di tablet e smartphone come per le batterie e addirittura per le retine artificiali.
Stanene
È un materiale bidimensionale, spesso come un atomo, ottenuto a partire dallo stagno (dalla cui parola latina, stannum, prende il nome). È un eccellente conduttore di elettricità e, a differenza di altri materiali cugini, consente il trasporto di corrente elettrica senza dispersioni di energia sotto forma di calore. Questa “superconduttività” è data da una proprietà che i fisici definiscono come isolamento topologico ed è tipica di quei materiali che internamente si comportano come un isolante elettrico ma che sulla superficie manifestano stati conduttivi. Lo Stanene potrebbe incrementare la velocità e ridurre i consumi delle prossime generazione di chip elettronici.
