Tra qualche anno molti dispositivi elettronici saranno accompagnati da un’etichetta che specifica se possono essere lavati in lavatrice e stirati. Circuiti che saranno stampati direttamente sui capi di abbigliamento, rendendo effettiva la promessa dell’elettronica indossabile. Il segreto di questa rivoluzione risiede negli inchiostri realizzati col grafene e altri materiali bidimensionali, ossia formati da un singolo strato di atomi. Il grafene, in particolare, è costituito da un unico strato di atomi di carbonio su base esagonale e valse nel 2010 la vittoria del premio Nobel per la fisica agli scienziati che ne scoprirono le sue straordinarie proprietà.

I ricercatori del Cambridge Graphene Centre, nell’omonima università inglese, da diversi anni hanno sviluppato una tecnica che consente di produrre su larga scala inchiostri commerciali a base di grafene e dei suoi “fratelli” bidimensionali, come il nitruro di boro. Questi inchiostri, come spiega da Cambridge l’italiano Felice Torrisi, permettono già oggi di “stampare elettrodi flessibili e trasparenti per schermi o celle solari, antenne per dispositivi a radiofrequenza come quelle integrabili sulle confezioni dei prodotti, sensori di pressione e ricetrasmettitori usa e getta a basso costo e riciclabili”.

Ora però il team di Torrisi si è spinto oltre sviluppando per la prima volta degli inchiostri, composti da grafene e nitruro di boro, che consentono di “stampare i circuiti elettronici direttamente sui tessuti e con qualche modifica delle fibre rendere il nuovo tessuto lavabile in lavatrice”.

Il tutto funziona “per almeno venti cicli di lavaggio senza significativi cambiamenti nella performance”, come hanno spiegato i ricercatori su Nature Communications. In pratica, con questo inchiostro gli studiosi hanno realizzato dispositivi e circuiti elettronici come un transistor, un inverter, una memoria logica e un elemento a memoria di due bit, dimostrando quindi la fattibilità della tecnica.

Come spiega Torrisi, inoltre, i materiali utilizzati – ossia il grafene e il nitruro di boro – sono “biocompatibili non interagendo con la pelle” e quindi particolarmente adatti ad indumenti da indossare.

Le potenzialità di questo studio sono notevoli: “Immagina di avere una maglietta che raccoglie informazioni sul tuo stato di salute, le memorizza, e poi è in grado di mostrare questi dati attraverso un display”. Questo stesso indumento potrebbe anche misurare lo stato d’animo e cambiare colore di conseguenza, monitorare la sudorazione quando si fa sport o, ancora, diventare interattivo e perfetto per il mondo dei videogiochi.

Il fatto che questi circuiti siano realizzabili con una stampante li rende ancora più interessanti poiché “la stampa è una tecnica che permette una fabbricazione veloce e a basso costo; utilizzando una stampante a getto d’inchiostro è possibile costruire i nostri circuiti su qualunque superficie senza nemmeno toccarla”.

La resistenza all’acqua è anche il senso della ricerca seguita all’Università egiziana di Alessandria dal team di Rafik Abbas che è riuscito a realizzare un circuito idrofobico su una lastra di rame. La tecnica, descritta sulla rivista “Advances in Materials Science and Engineering“, prevede in questo caso l’utilizzo di fiocchi di grafene e fluoro e potrebbe essere applicata a oggetti come i cellulari.

Resistenza all’acqua che ora si estende anche ai pannelli solari. Un gruppo di ricercatori dell’Università di Tokyo e del centro di ricerca Riken ha così recentemente presentato sulla rivista Nature Energy una superficie fotovoltaica che può essere immersa in acqua senza perdere le sue funzionalità. Gli studiosi, guidati da Takao Someya, sono partiti da celle fotovoltaiche organiche, flessibili ed estremamente sottili sviluppate da loro, ricoprendole con un materiale impermiabile. Il risultato è stato la realizzazione di un pannello solare flessibile che può rimanere immerso in acqua anche per due ore perdendo solamente il 5,4% della sua efficienza.

L’impermiabilizzazione, assieme alla possibilità di stampare direttamente circuiti elettronici su superfici flessibili e tessuti, renderà sempre più pervasiva l’elettronica di domani. “Con il mio gruppo – conclude infatti Torrisi – vogliamo creare una vasta serie di inchiostri di materiali bidimensionali, come è il grafene,  per stampare questi dispositivi hi-tech su ogni superficie: dai tessuti alle pareti o, perché no, al legno”. Non solo magliette elettroniche, dunque, ma anche sedie e tavoli, i cui circuiti continueranno a funzionare anche quando gli si versa sopra il caffè.