L’isolamento termico prende spunto da Madre Natura
(Rinnovabili.it) – Leggeri, folti e impermeabili: i peli degli orsi polari sono fondamentali per la sopravvivenza dell’animale alle gelide temperature artiche. E per Shu-Hong Yu, professore di chimica presso l’Università di Scienza e tecnologia della Cina, possono insegnare qualcosa anche alle moderne tecnologie umane di isolamento termico. Lo scienziato, insieme al collega Jian-Wei Liu e all’ingegnere meccanico Yong Ni, ha realizzato un nuovo materiale che mostra tutti i pregi della pelliccia dell’orso polare.
Nel dettaglio il gruppo si è ispirato alle microstrutture pilifere dell’animale per realizzare un aerogel in minuscoli tubi di carbonio, da destinare a future applicazioni coibentanti nel settore edilizio e in quello aerospaziale. “I peli dell’orso polare sono stati ottimizzati in modo evolutivo per aiutare a prevenire la perdita di calore in condizioni fredde e umide, il che li rende un modello eccellente per un isolante termico sintetico“, spiegano i ricercatori cinesi. A differenza di quelli umani o di altri mammiferi, nell’orso bianco possiedono una struttura cava al centro che limita il movimento del calore e ne diminuisce il peso. “Creando un aerogel in tubi di carbonio, possiamo progettare un materiale analogo elastico e leggero che intrappoli il calore senza degradare sensibilmente nel corso della sua vita”.
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Il punto di partenza del processo sono stati i nanofili in tellurio: per ottenere il materiale finale gli scienziati hanno rivestito questi fili con guscio di carbonio ottenuto dal glucosio, per lasciarli poi ad una fase di essiccazione e calcinazione. Il prodotto finale è una sorta di spugna con una densità di 8 kg / m 3 e una conduttività termica di 23 mW m -1 K -1.
Sorprendentemente, l’aerogel bioispirato mostra prestazioni migliori rispetto alle strutture pilifere naturali: la rete di microtubi è, infatti, dotata di super-elasticità e resistenza alla fatica. Il materiale riesce a mantenere l’integrità strutturale dopo oltre un milione di cicli di compressione, una dote che ne aumenta ulteriormente la sua applicabilità ingegneristica. La prossima sfida per i ricercatori sarà scalare il processo di produzione per costruire isolanti sulla scala del metro piuttosto che su quella attuale del centimetro. “Attualmente il nostro materiale a tubi di carbonio non può essere facilmente prodotto in serie ma ci aspettiamo di superare questi limiti dimensionali mentre lavoriamo ad applicazioni aerospaziali estreme”, afferma Yu. Questo lavoro è stato sostenuto dalla National Natural Science Foundation della Cina, dall’Accademia delle scienze cinese e dal National Research Program della Cina ed è stato pubblicato sulla rivista scientifica Chem.
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