Inventato nuovo tessuto che abbassa la temperatura: come funziona e di che materiali è formato – Geopop

Il condizionatore e il ventilatore sono proprio l’unica soluzione al caldo torrido e alle ondate di calore estive? Gli studiosi dell’Università Pritzker School of Molecular Engineering di Chicago hanno trovato un altro modo. Il gruppo di ricerca ha sviluppato un nuovo materiale che riesce ad abbattere la temperatura di chi lo indossa. Questo materiale è un multistrato che parte con una base polimerica e quindi può assumere diverse forme, un po’ come la plastica. Per questo motivo può trovare applicazione in vari campi, non solo per l’abbigliamento ma anche per la conservazione degli alimenti, per evitare il surriscaldamento delle automobili e per l’isolamento negli edifici. Tra le varie forme che riesce ad assumere, può essere trasformato anche in fibra tessile, per cui possiamo ricavarne un tessuto da usare per i nostri abiti o per i rivestimenti dei sedili nelle automobili.

Come funziona il nuovo materiale

La progettazione del nuovo materiale mira a mitigare l’effetto delle isole di calore urbano, dove il calore percepito proviene dal sole, dal cemento e dagli edifici circostanti. La sfida quindi è quella di produrre un materiale con due proprietà ottiche: elevata riflettanza della radiazione solare e riduzione dell’assorbimento di calore dall’ambiente (raggi infrarossi).

Il risultato è questo: un multistrato di materiali diversi che, messi insieme, riescono a riflettere la radiazione solare su un lato e a ridurre l’assorbimento di calore dall’altro.

Come è fatto il nuovo materiale che riduce la temperatura

I materiali utilizzati sono, dall’esterno verso l’interno:

• uno strato polimerico in polimetilpentene (PMP) che riflette selettivamente la radiazione infrarossa solare;
• uno strato intermedio di nanofili d’argento che respinge la radiazione termica in arrivo;
• un ultimo di lana a contatto con la pelle che serve a spostare il calore dalla pelle fino allo strato intermedio.

Strato esterno: PMP

Questo strato deve emettere calore selettivamente nel range di lunghezza d’onda richiesto. Tra tutti i materiali il più idoneo è il polimero PMP, polimetilpentene.
Per rendere filabile questo polimero è stata usata l’elettrofilatura, una tecnica che permette di ottenere fibre con diametri estremamente piccoli, dai micrometri fino a pochi nanometri. Prima il polimero viene sciolto in un solvente, poi estruso in fibre e poi in micro fibre. Queste ultime sono depositate per creare il primo strato di tessuto.

Strato intermedio: nanofili d’argento

Il PMP non poteva stare da solo a contatto con la pelle umana altrimenti ne avrebbe assorbito la radiazione termica, compromettendo tutta l’emissione. Per questo era necessario un secondo strato e come materiale è stato scelto l’argento, ottimo conduttore. Troviamo infatti un lager di nanofili d’argento, che è una specie di rete unidimensionale e iper-sottile d’argento. Anche questa viene depositata dietro il PMP con rivestimento a spruzzo.

Strato interno: lana

Infine, viene assemblato al tessuto multilivello uno strato di lana, senza il quale il calore emesso dalla pelle verrebbe riflesso dallo strato di argento all’interno dell’intercapedine di aria tra pelle e tessuto, bloccando lo scambio di calore tra corpo e tessuto. La lana può anche essere sostituita da altri tessuti naturali, ma in generale sappiamo che anche da sola la lana è un ottimo isolante termico, grazie alla sua struttura a scaglie.

Quali sono i primi risultati ottenuti: fino a 6,2 °C in meno rispetto alla temperatura ambiente

Il risultato di questi materiali stratificati crea un tessuto con doppia proprietà ottica. Ha un’elevata emissività nell’intervallo di lunghezza d’onda necessario (8-13 µm) che gli permette di emettere calore nello spazio esterno. Allo stesso tempo riflette – ossia ha bassa assorbenza – in un altro intervallo di lunghezza d’onda, il che riduce al minimo l’assorbimento di calore dallo spazio circostante.

Dopo una serie di simulazioni digitali, i ricercatori hanno condotto degli esperimenti con dei campioni del prototipo. Posizionati orizzontalmente e verticalmente, i campioni del nuovo tessuto risultano essere rispettivamente 2,3 °C e 6,2 °C più freschi rispetto alla temperatura ambiente.

Il tessuto è stato anche testato su un radiatore per simulare l’effetto su un corpo umano e l’esperimento ha registrato una temperatura di 2,6 °C in meno rispetto al cotone. Un volontario ha testato il tessuto sul proprio avambraccio e la differenza di temperatura tra il nuovo tessuto e il cotone risulta essere di 1,8 °C.

Non resta che proseguire con gli esperimenti, testandoli in uno scenario urbano.

I possibili sviluppi futuri

Il materiale è filabile e, una volta trasformato in tessuto, ha anche delle buone proprietà meccaniche ed è indossabile e lavabile.
Chiamato SSHF (=Selective Hierarchical Fabric, ossia "tessuto gerarchico spettralmente selettivo"), è oggi in attesa di brevetto.

Specie nel contesto attuale di riscaldamento globale, progetti come questo assumono molta importanza perché creano un modo per abbattere le temperature senza usare corrente elettrica, come avviene nel caso di condizionatori o ventilatori. In questo caso di parla infatti di raffreddamento passivo.