Un gruppo di ricerca dell’Università di Waterloo ha sviluppato un inchiostro ecologico a base di grafene per la stampa 3D, con potenziali applicazioni in diversi settori industriali. Il grafene è noto per la sua elevata resistenza, conducibilità elettrica e proprietà termiche, ma la sua lavorazione in polvere presenta spesso delle difficoltà. I ricercatori hanno superato questo ostacolo ideando un metodo per disperdere nanosfoglie di grafene in acqua, mantenendo inalterate le sue caratteristiche elettriche.
Superare le sfide della lavorazione del grafene
“La modellazione di materiali a base di grafite in geometrie complesse per applicazioni avanzate è sempre stata una sfida critica, limitandone la diffusione”, spiega il professor Milad Kamkar del Dipartimento di Ingegneria Chimica dell’Università di Waterloo. “Con il nostro approccio, possiamo stampare in 3D il grafene in qualsiasi forma.”
Le possibili applicazioni dell’inchiostro spaziano dai sensori indossabili per smartwatch e dispositivi fitness alle applicazioni mediche, come i monitor per il glucosio destinati ai diabetici. Inoltre, il materiale potrebbe essere impiegato per la produzione di componenti leggere per l’industria automobilistica, contribuendo alla riduzione del peso dei veicoli e, di conseguenza, al minor consumo di carburante. Altri ambiti di utilizzo includono la filtrazione dell’acqua, la desalinizzazione, l’elettronica stampata e le batterie.
Applicazioni ambientali e industriali
Un altro settore di interesse è l’ingegneria ambientale. Grazie alla struttura porosa e altamente assorbente del grafene stampato in 3D, questi materiali potrebbero essere utilizzati per il recupero di sversamenti di petrolio negli oceani o per la cattura di CO₂ dall’atmosfera. Il processo di produzione dell’inchiostro si basa su un metodo elettrochimico a due fasi, adatto alla scalabilità industriale. La tecnica di intercalazione, che prevede l’inserimento di molecole tra gli strati di grafite, consente la produzione continua di nanosfoglie di grafene in soluzione acquosa.
“Le moderne tecnologie comportano nuove sfide ambientali”, afferma Kamkar, che dirige anche il Multiscale Materials Design Lab. “Per affrontarle, dobbiamo sviluppare materiali più efficaci rispetto a quelli attuali. Questo è possibile solo controllando e ottimizzando le proprietà dei materiali a diverse scale, dalla molecolare alla nanostrutturale fino alla dimensione macroscopica.”
Il prossimo obiettivo del team di ricerca è perfezionare l’inchiostro per applicazioni avanzate nel settore ambientale, con particolare attenzione alla cattura del CO₂ e a metodi ecologici per la rimozione degli inquinanti. I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Journal of Materials Chemistry A.
