Imitare l’orso polare per restare caldi: le nuove frontiere dell’Aerogel

Gli scienziati della Zhejiang University in Cina hanno creato una fibra rivoluzionaria che potrebbe trasformare l’industria tessile. Il team, guidato dal professore associato Gao Weiwei e dal professore Bai Hao, si è ispirato alla natura per superare i limiti dell’aerogel. I risultati del team sono stati pubblicati sulla rivista Science.

E l’orso polare è sicuramente il miglior animale per progettare un tessuto che possa isolare e mantenere al caldo chi lo indossa.

L’aerogel tradizionale, benché ampiamente utilizzato nell’industria aerospaziale, ha trovato scarso impiego in altri settori, in parte a causa della sua fragilità e della difficile lavorazione. Oltre alla mancanza di resistenza ed estensibilità necessarie per tessere o lavorare a maglia in tessuti pratici, le attuali fibre di aerogel non sono lavabili in lavatrice e perdono rapidamente la loro capacità di isolamento termico in ambienti umidi o bagnati.

Molti animali, tuttavia, si sono evoluti per avere pellicce specializzate che li mantengono caldi e asciutti dopo aver vissuto per anni in ambienti estremamente freddi. Il team di ricerca ha progettato una fibra aerogel incapsulata (EAF) con una struttura a guscio, simile al pelo dell’orso polare, che ne migliora significativamente le prestazioni e la durata.

Svelare i segreti della natura per ottenere fibre avanzate.

Gli orsi polari hanno un pelo con una struttura che viene a costruire un  guscio unico attorno al corpo, il che permette di mantenerlo asciutto e caldo. Questa struttura è servita da modello per l’innovazione dei ricercatori. Il nucleo poroso racchiuso all’interno di un guscio denso fornisce un eccezionale isolamento termico, mantenendo allo stesso tempo resistenza e flessibilità, caratteristiche essenziali per mantenere la pelliccia calda e asciutta in ambienti estremamente freddi. Imitando questa struttura, il team ha sviluppato una robusta fibra polimerica di aerogel con pori lamellari e l’ha racchiusa in un sottile strato di gomma estensibile.

Questo permette all’EAF di essere piegato e contorto, superando la fragilità associata al tradizionale aerogel di silice. “Nonostante l’elevata porosità interna di oltre il 90%, la nostra fibra è estensibile fino al 1.000% di deformazione, superando in modo significativo le fibre di aerogel tradizionali, che sopportano circa il 2% di deformazione”, ha dichiarato il professor Bai, parlando al South China Morning Post.

Dai maglioni alle tute spaziali.

Le applicazioni pratiche dell’EAF sono di ampio respiro. I ricercatori hanno dimostrato la fattibilità dell’utilizzo dell’EAF tessendo un maglione con un isolamento termico paragonabile a quello di un piumino tradizionale, ma con uno spessore pari a un quinto.

In un esperimento condotto in un ambiente a -20 gradi Celsius, il materiale EAF ha dimostrato le sue capacità isolanti superiori, superando piumino, lana e cotone nel mantenere la temperatura superficiale.

Inoltre, la fibra EAF è lavabile e tingibile, il che la rende adatta all’uso quotidiano nei tessuti. Si tratta di un progresso significativo rispetto al tradizionale aerogel di silice, che perde le sue proprietà di isolamento termico in ambienti umidi o bagnati. I ricercatori hanno sottolineato che l’EAF mantiene le sue proprietà anche dopo 10.000 cicli di stiramento, indicando il suo potenziale di utilizzo multifunzionale al di là dei tessuti per l’isolamento termico.

Nonostante l’immenso potenziale di utilizzo nelle applicazioni civili, il professor Zhang Xuetong del Suzhou Institute of Nano-tech and Nano-bionics ha evidenziato le sfide da affrontare nella produzione di massa.

“Le sfide riguardano il modo in cui sviluppare una tecnologia di filatura veloce e risolvere la fabbricazione continua necessaria per la produzione di massa”, ha affermato, sottolineando il suo potenziale utilizzo “in settori come le uniformi militari e le tute spaziali in ambienti estremamente freddi”.