Un materiale da costruzione che suda "per noi", per tenerci al fresco

Materiale PNIPAM - immagine via ETH

Il materiale sviluppato dai ricercatori del ETH di Zurigo, in Svizzera, per raffrescare gli edifici, trae ispirazione da un meccanismo biologico del tutto naturale, la sudorazione.

L'evaporazione del sudore è infatti un fenomeno molto efficace che aiuta i mammiferi a contenere la temperatura corporea evitandone il sovrariscaldamento nelle giornate più calde o quando il corpo è sottoposto ad intensa attività fisica.

Certo, nei mammiferi il sudore ha anche altre importanti funzioni: aiuta a liberare l'organismo da alcune tossine ed è anche una forma di manifestazione emotiva, ma in questo contesto ciò che ci interessa è la sua capacità termoregolatrice. 


Raffreddamento per evaporazione
L'evaporazione è un fenomeno superficiale caratteristico dei liquidi, avviene anche in un bicchier d'acqua. A causa delle collisioni intermolecolari, alcune molecole collocate in prossimita del pelo libero dell'acqua, acquisiscono sufficiente energia cinetica per abbandonare la superficie. Questa energia è sottratta al liquido sottostante che si raffredda. L'evaporazione s'intensifica all'aumentare della temperatura ed è favorita dal vento. Ma ovviamente conta anche l'estensione della superficie. La stessa acqua del bicchiere, versata su di un'ampia superficie evaporerà molto più rapidamente.  Questo è un po ciò che succede al nostro corpo quando sudiamo.

Per sfruttare questa proprietà fisica, i ricercatori hanno sviluppato un tessuto sintetico speciale, costiutito da un polimero permeabile all'acqua, che steso sulle coperture assorbe e trattiene l'acqua piovana. Quando la temperatura s'innalza, al raggiungimento di una certo soglia, il materiale diventa idrofobico e cessa di trattenere l'acqua che evaporando raffresca l'edificio.

Confronto materiale convenzionale con PNIPAM - immagine via ETH

Il comportamento del materiale è stato testato confrontando, mediante una termocamera, le temperature superficiali di due modelli in miniatura di casa, il primo (a sinistra) ricoperto con materiali convenzionali ed il secondo (a destra) ricoperto col polimero speciale. Variando la temperatura esterna mediante un dispositivo ad infrarossi si è osservato che, raggiunta la temperatura di soglia, il materiele speciale innesca il meccanismo di raffrescamento (sudorazione/eveporazione) mantenedo la temperatura superficiale di 15°C inferiore rispetto al modello coperto con materiale convenzionale.

Al momento si tratta solo di sperimentazioni e non è prevista la commercializzare del prodotto in tempi brevi, ma è una tecnologia promettente che, sostengono i ricercatori, potrebbe ridurre il carico dei condizionatori d'aria fino al 60 per cento. 

Si applica come carta da parati ma protegge edifici e persone dai terremoti

Uno speciale tessuto sviluppato dai ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology in Germania è in grado di proteggere gli edifici dai terremoti.

Di cosa si tratta? I ricercatori tedeschi hanno messo a punto una sorta di carta da parati di appena un millimetro di spessore fatta di fibre di vetro che stabilizza le pareti sollecitate dalle scosse dei terremoti.

Il prodotto battezzato Intelligent composite seismic wallpaper è comunemente chiamato dai suoi inventori earthquake wallpaper e sarà disponibile da quest'anno.

Il materiale appare come una pellicola in plastica di colore bianco traslucido finemente modellato e molto sottile. E' difficile immaginare che possa proteggere da un crollo delle pareti, ma i ricercatori affermano che può fare esattamente questo. Il tessuto è progettato per supportare le pareti e distribuire le potenti forze liberate dai terremoti attraverso le superfici interne proteggendole dal collasso.

Il materiale sviluppato dai ricercatori doveva essere molto resistente ma allo stesso tempo flessibile ed abbastanza elastico per assorbire le scosse di terremoto. Per questo motivo, il tessuto è costituito da due componenti, una matrice sottile ed elastica in polipropilene nella quale è annegato un intreccio più rigido e resistenza di fibre di vetro. Le fibre sono sviluppate in quattro direzioni, assicurando che l'energia sia distribuito uniformemente.

La carta da parati sismica diffonde le forze di accelerazione causata da un terremoto su una vasta superficie evitando che possano concentrarsi nei punti critici della struttura come normalmente avviene. La pellicola mantiene compatta la parete evitandone il crollo anche in caso di formazione di crepe nelle pareti e persino in caso di lacerazione delle fibre di vetro: la matrice in polipropilene si comporta come una sicurezza di back-up prevenendo la caduta di calcinacci e mattoni. Questa è una funzione importante perché spesso i cedimenti di pareti o il semplice crollo di intonaci, cornicioni o frammenti di muratura scoraggiano le persone dal cercare di fuoriuscire dagli edifici durante i terremoti.

La carta da parati sismica, come quella convenzionale, può essere applicata ad una parete intonacata per poi essere verniciata o decorato con carta da parati normale. Poiché il materiale è altamente poroso può essere impiegato anche in caso di pareti umide e soggette alla formazione di muffe. Un variante di questa tappezzeria sismica consente di applicare il materiale sulle superfici esterne intonacate.


Per applicare la "earthquake wallpaper" non si può utilizzare la colla comunemente adoperata per il fissaggio della carta da parati. Anche la colla deve essere speciale e possedere sia rigidità che elasticità per poter ancorare saldamente la carta da parati sismica al muro e poter oscillare in caso di scosse di terremoto. Le normali colle, in genere, posseggono o l'una o l'altra caratteristica ma mai entrambe.

Bayer ha sviluppato una colla speciale a base di poliuretano adatta per questa applicazione. Una caratteristica particolare è che all'interno dell'adesivo, i gruppi chimici interagiscono in una rete a maglie tramite legami idrogeno. Il legami allentati dalle scosse si riformano immediatamente in una nuova posizione senza rompersi definitivamente.

Il materiale è stato testato su una vera e propria casa in pietra, in stile italiano, realizzata su una piattaforma vibrante in acciaio di 35 metri quadrati. A questo punto hanno iniziato a scuoterla. Grazie alla speciale carta da parati sismica l'edificio resisteva bene a scosse che avrebbero fatto immediatamente collassare l'edificio. La casa ha resistito ad un ulteriore test con intensità una volta e mezza superiore.

I ricercatori sostengono che la "earthquake wallpaper" è ottimale per terremoti di intensità medio-forte e per edifici in mattoni. Per edifici in cemento sono, invece, necessarie fibre di carbonio più robuste ma il gruppo di ricerca tedesco è già al lavoro su questo ulteriore materiale.

La carta da parati sismica verrà immessa nel mercato quest'anno. Inizialmente, non sarà venduta nei negozi di arredamento per la casa, ma attraverso fornitori di materiale edile ed imprese di costruzione. Avrà un prezzo superiore rispetto alla carta da parati convenzionale ma con il tempo potrebbe diventare un prodotto di massa.