Il grafene può essere utilizzato per i dispositivi del mondo reale

Il grafene ha proprietà uniche ed eccezionali che lo rendono un metallo con un enorme potenziale per la produzione di vari dispositivi tecnologici. Queste proprietà includono l'estrema sottigliezza, la conducibilità elettrica e termica, la leggerezza, la trasparenza e il fatto che è molto più resistente del silicio. Tuttavia, nonostante queste proprietà, il grafene non è ancora stato utilizzato per questi dispositivi tecnologici a causa di una serie di sfide pratiche.

Una delle sfide pratiche è la conducibilità termica del grafene, soprattutto per i dispositivi fabbricati. In questo caso, il grafene deve essere supportato da un substrato, che riduce la conduttività termica del metallo. Un'elevata conducibilità termica è molto importante per qualsiasi dispositivo elettronico. Per risolvere questo problema, i ricercatori stanno valutando nuovi modi di supportare il grafene con il mondo macroscopico, ad esempio utilizzando strutture tridimensionali interconnesse a forma di grafene. Possono anche utilizzare una struttura ultrasottile di grafite o un nitruro di boro esagonale, le cui strutture si avvicinano al grafene.

Un altro problema del grafene è la fusione, perché deve essere rivestito con materiali plastici. Con l'aumento delle temperature, il substrato polimerico elastico può trasformarsi in una sostanza simile alla gomma o fusa che rompe le sostanze elettroniche che vi si trovano sopra e fa sì che i minuscoli fili conduttori che collegano i dispositivi elettronici si guastino. Secondo Li Shi, ingegnere meccanico dell'Università del Texas ad Austin, il problema può essere affrontato migliorando la qualità dell'interfaccia per aumentarne la conduttanza.

Shi e il suo team di ricerca suggeriscono anche che l'accumulo di energia termica del grafene potrebbe essere migliorato per affrontare le sfide pratiche. Ad esempio, i produttori possono utilizzare schiume di grafene ultrasottili per aumentare la capacità energetica dei dispositivi realizzati con il grafene. Ciò si otterrebbe amplificando la velocità con cui il calore viene caricato e scaricato nei materiali ad alterazione di fase utilizzati per immagazzinare l'energia termica. Un altro passo avanti è rappresentato dalla comprensione del concetto di vettori energetici fondamentali e della loro dispersione, come fotoni, elettroni e molecole. La comprensione del concetto di diffusione dei fotoni può aiutare a capire le onde reticolari e, infine, a risolvere il problema della conduttività termica quando altri materiali supportano il grafene.

Samsung ha anche fatto un passo avanti nell'identificazione di come utilizzare il grafene nei dispositivi del mondo reale. Questa nuova tecnologia si concentrerà sullo sviluppo di grafene cristallino di alta qualità costruito su wafer di silicio. In questo modo si produrrà grafene adatto alla produzione di transistor a effetto campo (GFET). Anche quando il grafene si stacca, i wafer di silicio possono essere riciclati per una nuova produzione.