Un nuovo bambù trasparente ignifugo, antifumo e superidrofobo
Il vetro del futuro? Potrebbe essere realizzato in bambù trasparente. In Cina un gruppo di scienziati della Central South University of Forestry and Technology (CSUFT) ha realizzato a partire da questa pianta un nuovo materiale ecologico con elevata trasmissione luminosa.
I vantaggi del bambù rispetto al legno
Di per sé la trasparenza non rappresenta la vera novità. In questi anni il mondo della ricerca ha già catturato l’attenzione dei media con i primi prodotti in legno trasparente. Per ottenerli è necessario innanzitutto rimuovere chimicamente la lignina dalle fibre e poi infondere la struttura con polimeri selezionati ad hoc. Questa aggiunta non solo modifica l’indice di rifrazione del materiale ma è anche in grado di ripristinare la forza del legno “venuta meno” con la scomparsa della lignina. Uno dei prodotti più noti in questo campo è il legno trasparente del KTH: vanta eccellenti prestazioni meccaniche e mostra una trasmittanza ottica del 90% con uno spessore di 1,2 mm.
Tuttavia il prodotto finale presenta ancora dei problemi a cominciare dalla suscettibilità al fuoco, determinata proprio dalla presenza dei polimeri. Non solo. Le fonti naturali impiegano troppo tempo per ricostituirsi e un uso massiccio su larga scala risulterebbe non sostenibile.
Ecco perché i professori Yiqiang Wu e Caichao Wan del CSUFT hanno preferito concentrarsi sul bambù. La pianta, spiegano gli scienziati, vanta un rapido tasso di crescita e rigenerazione, che gli consente di raggiungere la maturità e di essere utilizzato come materiale da costruzione dopo soli 4-7 anni dalla piantumazione. “Dotato di una resa 4 volte superiore a quella del legno per acro, il bambù è riconosciuto per la sua eccezionale efficienza“. E sotto il profilo chimico? I costituenti sono gli stessi – lignina, cellulosa ed emicellulosa – e la struttura gerarchica interna ricorda da vicino quella lignea, caratterizzata da elevata porosità e permeabilità.
Come si realizza il bambù trasparente
Per il loro bambù trasparente i ricercatori hanno prima rimosso la lignina e poi hanno impregnato sotto vuoto la struttura con un silicato di sodio liquido inorganico che modifica la rifrazione della luce. Successivamente hanno applicato un trattamento idrofobo. “Attraverso questa strategia, possiamo costruire una barriera ignifuga a 3 strati comprendente uno strato superiore di silano, uno strato intermedio di silice […] e uno strato interno di silicato di sodio”. Il risultato? Il bambù risulta trasparente, con una trasmissione luminosa del 71,6%, ignifugo e idrorepellente. Inoltre è in grado di bloccare fumo, composti nocivi volatili e il monossido di carbonio. Eccellenti anche le capacità meccaniche: vanta un modulo di flessione di 7,6 GPa e un modulo di trazione di 6,7 GPa.
Dalle finestre alle celle solari
“Il bambù trasparente offre 3 vantaggi distinti rispetto al tradizionale vetro di silice”, scrive il team su Research (testo in inglese). “In primo luogo, la natura abbondante e rinnovabile della materia prima è in linea con gli obiettivi di sostenibilità ambientale. In secondo luogo, presenta un’elevata trasmissione della luce e un alto fattore di foschia, consentendo la privacy e facilitando l’ingresso della luce naturale all’interno. Infine, la bassa densità e l’eccellente capacità di regolare la temperatura e l’umidità di un modello di bambù lo posizionano ulteriormente come un’alternativa promettente al vetro convenzionale“.
Inoltre, se utilizzato come substrato per le celle solari in perovskite, il bambù trasparente mostra il potenziale per agire come strato di gestione della luce, portando ad un netto miglioramento dell’efficienza del 15,29%.