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Il grafene è tra i materiali oggi più studiati in tutto il mondo, sia a livello scientifico che industriale. Primo materiale bidimensionale, questo singolo strato di atomi di carbonio disposti in un reticolo esagonale, ha una serie di proprietà uniche ed eccezionali. Oltre ad essere il materiale più resistente, più leggero e più sottile di qualsiasi altro, il grafene è flessibile, impermeabile ed elettricamente e termicamente conduttivo: tutte proprietà adatte per le antenne NFC di prossima generazione.
La cosiddetta “Near-Field Communication” (NFC) è un insieme di protocolli di comunicazione che consente a due dispositivi elettronici di trasferire i dati. La caratteristica più distintiva della NFC è il fatto che può trasmettere piccole quantità di dati in modalità wireless entro un’area limitata, (pochi centimetri) mentre altri metodi, come ad esempio Bluetooth e Wi-Fi, hanno una portata massima che va dai 10 ai 100 metri. Il motivo per cui la tecnologia NFC è usata per identificare oggetti è che, con una portata così limitata, il trasferimento dati è meno vulnerabile nei confronti di eventuali furti di dati. Campi di azione tipici sono il monitoraggio e la gestione di inventari, di beni e risorse, i sistemi di pagamento contactless, le carte di sicurezza e il social networking.
Ricercatori dell’Istituto per la sintesi organica e la fotoreattività del Cnr, partner di ricerca del progetto europeo Flagship Graphene, hanno mostrato che è possibile utilizzare grafene per la produzione di antenne NFC completamente flessibili. Grazie alla combinazione di caratterizzazione dei materiali, modellazione informatica e ingegneria del dispositivo, è stata progettata un’antenna che può scambiare informazioni con dispositivi di comunicazione come un telefono cellulare, ottenendo le prestazioni di convenzionali antenne metalliche. Le antenne NFC a base di grafene sono chimicamente inerti, altamente resistenti a migliaia di cicli di curvatura e possono essere realizzate utilizzando differenti substrati polimerici standard o tessuti di seta.
Vincenzo Palermo, che coordina le ricerche sui compositi polimerici nel progetto Flagship Graphene e guida il laboratorio di nano-chimica presso l’Isof-Cnr, afferma “Un obiettivo chiave per la tecnologia moderna è quello di sostituire i metalli con materiali più leggeri, meno costosi meno dispendiosi di energia e con una maggiore riutilizzabilità. Grazie alla sua unica combinazione di proprietà superiori, il grafene può essere usato per produrre antenne NFC completamente flessibili. La possibilità di produrre antenne NFC basate su grafene completamente flessibile fa prevedere anche future applicazioni come etichette (tag) NFC indossabili in grado di interagire con smartphone e altri dispositivi. Abbiamo sviluppato un’antenna NFC con diversi derivati del grafene e sono stati studiati e testati diversi progetti, materiali e configurazioni. L’antenna di grafene è stata laminata su diversi substrati come PET, PVC, Kapton, inoltre è stata realizzata una antenna al grafene su una sorta di una carta-seta indossabile. Questa tecnologia potrebbe essere ulteriormente sviluppata nel campo dell’elettronica flessibile e delle tecnologie di comunicazione.”
I diversi prototipi di antenna NFC flessibile al grafene sono stati testati con uno smartphone attraverso una applicazione per NFC dia STMicroelectronics (anche’essa partner della Flagship Graphene) dimostrando una buona funzionalità sia nella configurazione piatta che in quella ricurva.
“Abbiamo dimostrato che, se questo approccio è eseguita nel modo corretto, le antenne di grafene possono essere utilizzate direttamente in dispositivi di lavoro, senza ulteriori operazioni di ottimizzazione, ad esempio, software o hardware dei dispositivi interagenti.”
