Un tessuto per tutte le stagioni: caldo o fresco, si autoregola

La scoperta è stata presentata su Science: un nuovo tessuto in grado di adattare autonomamente le sue proprietà termiche, agevolando o impedendo la diffusione di raggi infrarossi in modo da garantire all’utilizzatore la giusta temperatura in ogni situazione

tessuto caldo e fresco
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Nell’era del riscaldamento globale, con il clima più instabile, azzeccare l’abbigliamento giusto è una vera e propria sfida. Se poi si usano i sovraffollati mezzi pubblici, è praticamente impossibile evitare momenti di “surriscaldamento”. Per gestire gli sbalzi termici, gli esperti suggeriscono la tecnica “a cipolla”, con la sovrapposizione di più indumenti, eventualmente, removibili. Ma in futuro potrebbe esserci una alternativa a questo “infagottamento”: un nuovo tipo di tessuto, descritto sulle pagine di Science, che autoregola le proprietà termiche, senza bisogno di sensori ed alcuna alimentazione, così da risultare più fresco o più caldo a seconda dell’ambiente in cui ci si trova, oltre che della propria temperatura e umidità.

Un tessuto hi-tech

Tessuti che agevolano la radiazione termica e dunque il passaggio del calore, sono già stati realizzati ma con soluzioni non responsive e capaci di lavorare in una sola direzione, non ingrado dunque di adattarsi ai cambiamenti termici ambientali, né di garantire alternativamente le due opzioni di riscaldamento e di raffreddamento. Almeno senza una fonte di energia esterna.

tessuto che si autoregola
Il nuovo tessuto capace di autoregolare le proprie capacità termiche in base alle condizioni ambientali. Credit: Faye Levine, University of Maryland.

Come spesso accade nella scienza, per sviluppare la nuova tecnologia i ricercatori hanno tratto ispirazione dalla natura, in particolare, dalla Cataglyphis bombycina, una formica che vive nel deserto del Sahara, dotata di peli che riflettono una gamma di raggi infrarossi per dissipare il calore in eccesso.  Il funzionamento del nuovo tessuto è infatti tutto centrato sulla regolazione della radiazione termica, in particolare quella nell’infrarosso. Ogni oggetto emette onde elettromagnetiche in base alla sua temperatura, le quali trasportano energia e quindi anche calore. Queste onde vengono catalogate in base alle loro frequenze o, in alternativa, alle loro lunghezze d’onda. È così che definiamo, in ordine crescente per lunghezza d’onda (e quindi decrescente per frequenza ed energia), raggi gamma, raggi x, luce visibile, infrarossi e così via.

La testa di una formica d’argento del Sahara (Cataglyphis Bombycina) al microscopio elettronico. Foto di Norman Nan Shi and Nanfang Yu, Columbia Engineering

Il corpo radiante

Anche il corpo umano – scrivono su Science Xu A. Zhang  e altri ricercatori della University of Maryland autori dello studio – produce e assorbe calore sotto forma di infrarossi intorno ad una lunghezza d’onda di 10 micrometri. Considerato che la radiazione infrarossa è responsabile per oltre il 40% dello scambio di calore tra corpo e ambiente, per regolare la temperatura corporea si può intervenire su questo processo.  Questo è quello che fanno i tradizionali vestiti, che intrappolano il calore emanato dal corpo sotto forma di radiazione infrarossa. Ma questa proprietà utile in un ambiente freddo non può essere “disattivata” quando non ne abbiamo più bisogno.

Termoregolazione a doppio senso

La speciale lana creata dai ricercatori, invece, reagisce alla temperatura e all’umidità ambientali: se fa caldo si contrae e aumenta gli spazi vuoti tra le fibre, risultando più  traspirante e “trasparente” alla radiazione infrarossa, che riesce quindi ad attraversarla più facilmente, raffreddando l’utilizzatore. Inoltre, per migliorare a sufficienza la dissipazione tramite radiazione termica, le fibre stesse (polimeri rivestiti da nanotubi di carbonio) sono in grado di attivare risonanze elettromagnetiche che rendono il tessuto ancora più permeabile agli infrarossi.

Ma la grande novità del tessuto di Zhang è che può funzionare anche nella direzione opposta: quando il clima è freddo o asciutto, le fibre si espandono, riducendo gli spazi vuoti e impedendo al calore di scappare. Dunque con un solo indumento nel futuro potremmo forse affrontare sia il caldo che il freddo. I risultati dei test sul materiale mostrano che è in grado di alterare la radiazione di calore di oltre il 35% e, secondo gli autori, potrà essere lavorato, colorato e lavato similmente ad altri tessuti.

Riferimenti: Science

 

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