Flagship Grafene: il trasferimento all’industria nei prossimi dieci anni

Entro 10 anni sul mercato e in 3 anni già i primi prototipi. Questi i traguardi indicati nella roadmap del progetto Flagship Grafene. 

Investimento europeo di 1 miliardo. 

L'Italia tra i primi paesi coinvolti nell'iniziativa. 

Focus su produzione, energia, elettronica e applicazioni biomedicali ed elettronica 'fredda'

Flagship Grafene, il progetto dell'Europa dedicato allo sviluppo del grafene e di altri materiali bidimensionali, ha pubblicato sulla rivista Nanoscale il piano d'azione per portare le scoperte e le invenzioni sul grafene nel mercato nei prossimi dieci anni, mostrando scenari di sviluppo e d'innovazione importanti in settori strategici come la manifattura, l'elettronica, le telecomunicazioni, l'energia e il mondo biomedicale e della salute. Alla stesura del documento hanno partecipato più di sessanta scienziati, sia del mondo della ricerca pubblica che quella industriale. L'Italia è tra i primi paesi coinvolti nell'iniziativa con la presenza di 23 istituti e aziende partner coinvolti (su un totale di 142), rappresentati in Europa dal Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) e dall'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT).

Il documento "Roadmap" ha l'obiettivo di delineare le linee guida per lo sviluppo della ricerca e del trasferimento tecnologico del grafene, e di altri materiali sottili, almeno per i prossimi dieci anni. Il documento illustra la realizzazione di nuovi materiali basati sul grafene o altri materiali sottili (bi-dimensionali) attraverso processi riproducibili su scala industriale e sicuri per la salute delle persone e dell'ambiente, e la loro applicazione in nuovi dispositivi tecnologici. In particolare, sono otto le aree di applicazione (supportate dai programmi di scienza di base e salute e ambiente) identificate come di interesse per lo sviluppo dell'economia Europea, e per cui è stato tracciato un piano di immissione nel mercato, dallo studio in laboratorio alla realizzazione del prototipo: produzione, elettronica analogica e digitale, elettronica flessibile, fotonica ed optoelettronica, sensori, conversione e immagazzinamento di energia, materiali compositi e dispositivi biomedici.

Nei prossimi 3 e 5 anni i primi prototipi industriali saranno nel campo dei materiali compositi, biosensori, optoelettronica ed energia, quali celle solari, batterie e supercondensatori. I dispositivi per applicazioni mediche e nell'elettronica per l'immagazzinamento di dati richiederanno invece un arco temporale di una decina d'anni per il loro sviluppo.

Grazie alla roadmap, il futuro del grafene ha uno scenario di prodotti abbastanza chiaro: dispositivi elettronici completamente flessibili, dagli schermi alle batterie, le quali aumenteranno in efficienza, diminuendo in impatto ambientale; le sviluppo di memorie RAM ad alta prestazione e capacità; nuovi materiali compositi con migliori proprietà termiche e meccaniche, quali flessibilità, robustezza e leggerezza. L'elettronica, per esempio, non sarà solo più leggera e tascabile, ma anche più "fredda", cioè senza bisogno di ventole di raffreddamento perché il materiale disperde meglio il calore. I nuovi materiali potranno, inoltre, essere utilizzati per protesi biomediche a basso rigetto: dall'impianto osseo a quello cerebrale. Altri dispositivi potranno essere utilizzati nelle telecomunicazioni per trasmettere maggiore informazione in minore tempo.

"Siamo molto orgogliosi dello sforzo congiunto dei numerosi autori che hanno contribuito a questa roadmap", ha dichiarato Jari Kinaret, direttore della Flagship Grafene. "La roadmap rappresenta una base solida per lo sviluppo delle attività di tutta la comunità europea sul grafene nei prossimi anni. Non si tratta di un documento statico, ma evolverà per tenere conto dei progressi raggiunti e delle nuove applicazioni che l'industria identificherà e seguirà".

"La pubblicazione rappresenta la conclusione di quattro anni di lavoro di raccolta e coordinamento di scienza e tecnologia all'avanguardia sul grafene e i materiali correlati", dichiara Andrea Ferrari, Direttore del Graphene Centre di Cambridge, e chairman dell'Executive Board della Flagship.

"Sono sicuro che questo documento diventerà il fulcro dell'innovazione tecnologica del grafene e che darà un stimolo fondamentale per il trasferimento di tecnologia tra i centri di ricerca, come ad esempio l'IIT, e l'industria. La realizzazione di start-up, per esempio, sarà un importante elemento per l'economia del nostro paese e dell'Europa", commenta Francesco Bonaccorso ricercatore dei Graphene Labs dell'Istituto Italiano di Tecnologia che ha avuto un ruolo primario nella stesura e coordinamento del lavoro. "Le prospettive in Italia sono promettenti. Il piano, infatti, ha coinvolto 19 autori e 10 istituzioni e industrie nel nostro paese. Il prossimo passo sarà il coinvolgimento attivo di tutto il tessuto produttivo nazionale, le cui realtà manifatturiere possono senza dubbio trarre vantaggio e al contempo contribuire allo sviluppo di questa affascinate tecnologia".

I Graphene Labs dell'Istituto Italiano di Tecnologia sono coordinati da Vittorio Pellegrini, responsabile per la Flagship del programma "energia", e insieme al Consiglio Nazionale delle Ricerche rappresentano l'Italia nel consorzio europeo.

"Il grafene non è solo un nuovo materiale ma una nuova piattaforma tecnologica che ci permette di lavorare con materiali spessi un solo atomo", dichiara Vincenzo Palermo del CNR, responsabile del settore nanocompositi della Flagship e tra gli autori del documento. "Fra tutte le possibili applicazioni di questa tecnologia è fondamentale identificare quelle più promettenti e strategiche per l'industria europea, un obiettivo ora più chiaro grazie alla roadmap. Il tessuto produttivo dell'Italia poi, con grandi aziende ma anche PMI coinvolte nella Flagship, può diventare il terreno ideale per sviluppare applicazioni commerciali specifiche e ad alto valore aggiunto basate su grafene e materiali bidimensionali".

La Flagship Grafene è un progetto europeo finanziato dalla Commissione Europea e Stati membri con investimento totale di circa 1 miliardo di euro. L'attuale consorzio consta di 142 membri, distribuiti in 23 nazioni, e di un numero crescente di Istituzioni associate, che lavorano congiuntamente per indirizzare le problematiche scientifiche e tecnologiche dei materiali bidimensionali, per mezzo di uno sforzo coordinato di ricerca e sviluppo multidisciplinare.  

I 23 partner italiani del progetto Flagship Graphene: Breton S.p.A., Centro Ricerche Fiat S.C.p.A., CNIT
Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Telecomunicazioni, CNR Consiglio Nazionale delle Ricerche, Delta-Tech S.p.A., Dyesol Headquarters, FBK Fondazione Bruno Kessler, Grinp S.r.l., IIT Istituto Italiano di Tecnologia, INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Italcementi Group, Libre S.r.l., Nanesa, Politecnico di Milano, Politecnico di Torino, Selex ES Ltd, ST Microelectronics, Università di Bologna, Università di Padova, Università di Pisa, Università di Salerno, Università di Trieste, Università di Tor Vergata.

Genova/Roma, 2 marzo 2015

Per approfondire: A.C. Ferrari, F. Bonaccorso et al., Science and technology roadmap for graphene, related two-dimensional crystals, and hybrid systems, Nanoscale (2014).

http://xlink.rsc.org/?doi=C4NR01600A