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Applicazioni industriali di materiali compositi a base di grafene

Informazioni tesi

  Autore: Luca Dell'orco
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2014-15
  Università: Politecnico di Torino
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria meccanica
  Relatore: Maria Francesca Curà
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 20

In questo elaborato verranno trattati per lo più gli aspetti legati al mondo industriale metalmeccanico e quindi relativi alle proprietà termomeccaniche del grafene, bisogna comunque ricordare che comunque di pari, se non maggiore interesse sono gli aspetti opto-elettronici, elettrici e di sensorizzazione del materiale. Nel 1° capitolo, dunque, verranno presentati gli allotropi del carbonio che hanno un ruolo centrale per la conoscenza chimica del grafene. Nel 2° capitolo saranno introdotte le principali caratteristiche del grafene che interessano il mondo industriale metalmeccanico. Nel 3° capitolo vengono mostrati i principali metodi di produzione del grafene e le forme con il quale esso viene commercializzato. Infine nel 4° capitolo si vedranno dettagliatamente quattro applicazioni industriali del grafene che sfruttano le sue proprietà di rinforzo termico e meccanico, se legato ad altri materiali, che andranno a migliorare l’aspetto prestazionale, qualitativo e di durata di determinati prodotti. Verranno introdotte in modo sintetico altre applicazioni industriali che sicuramente susciteranno un maggiore interesse verso il grafene e il suo utilizzo in ambito industriale.

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Applicazioni industriali di materiali compositi a base di grafene Luca Dell’Orco _____________________________________________________________________________________________ 3 1. Chimica del Carbonio 1.1 Cos’è il carbonio E’ importante presentare il grafene iniziando a parlare dell’elemento chimico che compone la sua struttura, ovvero il carbonio. Tale elemento, contraddistinto dal simbolo C con numero atomico 6 e peso atomico 12,011 appartiene al 4° gruppo della tavola periodica. Esso è alla base di tutti i composti organici grazie alla sua capacità di formare legami. 1.2 Allotropia Le sue forme allotropiche sono: 1) Grafite: (Fig. 1.1a) materiale di cui è composta la mina della matita nel quale il C è ibridizzato sp 2 . La sua utilità nella scrittura si deve alla capacità degli strati di carbonio di sfaldarsi e depositarsi sul foglio. Gli atomi di carbonio che la compongono formano strutture esagonali che sono sovrapposte su più piani e legate da forze di Van der Waals. Tali forze inter-planari essendo più deboli dei legami chimici che legano gli atomi tra loro nella struttura esagonale permettono lo scorrimento tra i piani e questa caratteristica conferisce alla grafite delle proprietà lubrificanti e buona conducibilità elettrica. 2) Diamante: (Fig. 1.1b) tra tutti i materiali esso ha il più alto valore di durezza, pari a 10 (Fig 1.2), nella scala empirica di Mohs che indica il livello di durezza di un cristallo. Ciò è dovuto ai 4 legami σ che un atomo forma con altri 4 atomi in una struttura tetraedrica, legami che gli conferiscono anche un elevato punto di fusione (3550°) e un ottima conducibilità termica. Fig. 1.1: a sinistra la Grafite e il suo reticolo cristallino (a) e a destra il Diamante (b). Fig. 1.2: proprietà chimiche della Grafite e del Diamante.

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