Caldo, arriva il tessuto che si raffredda da solo: è fino a 12 °C più fresco del cotone (blitzquotidiano.it)
E se una maglietta potesse aiutare a combattere il caldo senza batterie, ventole o dispositivi elettronici? È l’idea alla base di un nuovo tessuto sperimentale sviluppato per il raffreddamento passivo, capace in laboratorio di mantenere una superficie simulante la pelle fino a 12,3 °C più fresca rispetto al cotone nelle condizioni di prova.
Il materiale, chiamato Anti-B, è stato sviluppato da un gruppo di ricercatori della King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) e descritto sulla rivista Microsystems & Nanoengineering.
La sua particolarità è che non deve essere alimentato da energia per raffreddare: sfrutta la struttura delle proprie fibre per riflettere la radiazione solare e disperdere il calore verso l’esterno.
Il risultato potrebbe aprire una nuova strada per realizzare abiti più confortevoli durante le ondate di calore, soprattutto in un periodo in cui le temperature estreme stanno diventando sempre più frequenti.
La prima cosa da chiarire è che non si tratta di un tessuto refrigerato nel senso tradizionale del termine. Non contiene batterie, non ha microventole e non utilizza un gel che deve essere precedentemente raffreddato.
Il principio è quello del raffreddamento radiativo passivo, una tecnologia che cerca di sfruttare direttamente le proprietà della radiazione solare e del calore emesso dagli oggetti.
Durante una giornata molto calda, infatti, un tessuto esposto al Sole tende ad assorbire una parte dell’energia che riceve e quindi a riscaldarsi.
Un materiale progettato per il raffreddamento radiativo può invece fare l’opposto: riflettere una grande quantità della radiazione solare e favorire contemporaneamente la dispersione del calore sotto forma di radiazione infrarossa. È un meccanismo completamente passivo.
Il nuovo materiale è costituito da una rete di micro e nanofibre realizzate combinando due componenti: poliossimetilene, o POM, e chitosano.
La struttura microscopica delle fibre è fondamentale per il funzionamento del tessuto. Da una parte, il materiale riesce a riflettere una quantità molto elevata della radiazione solare: nei test ha raggiunto una riflettanza solare del 95,6%.
In altre parole, gran parte dell’energia proveniente dal Sole viene respinta invece di essere assorbita dal tessuto.
Dall’altra parte, il materiale è progettato per emettere efficacemente il calore nella regione dell’infrarosso compresa tra 8 e 13 micrometri, conosciuta come finestra atmosferica. È proprio questa combinazione a permettere al tessuto di raffreddarsi senza consumare energia elettrica.
È il numero che ha attirato maggiormente l’attenzione. Nei test effettuati dai ricercatori, Anti-B ha mantenuto la superficie di un simulatore di pelle tra 9,6 e 12,3 °C più fredda rispetto al cotone, in condizioni di forte esposizione solare.
Il confronto è stato effettuato anche con un tessuto protettivo commerciale: in questo caso il vantaggio del nuovo materiale è risultato compreso tra circa 2,6 e 6,2 °C.
Ma c’è una precisazione fondamentale. I 12,3 °C non rappresentano un abbassamento della temperatura corporea di una persona.
Sono una differenza misurata sulla superficie di un sistema sperimentale progettato per simulare la pelle. È una distinzione importante perché il dato può essere facilmente interpretato in modo esagerato.
I ricercatori hanno fatto un passo ulteriore, trasformando il materiale in una T-shirt per verificarne le caratteristiche in condizioni più realistiche. Il tessuto ha mostrato buone proprietà di traspirazione, evaporazione del sudore e resistenza.
Durante le prove all’aperto, la maglietta ha mostrato un vantaggio di raffreddamento di circa 5 °C rispetto ad alcuni capi commerciali progettati per il raffreddamento.
È un dato molto diverso dai 12,3 °C ottenuti nel test con il simulatore di pelle, ma proprio per questo è anche quello più interessante quando si cerca di capire le potenziali applicazioni reali della tecnologia.
Anti-B ha un’altra caratteristica che lo distingue da molti tessuti tradizionali: è stato progettato anche per contrastare la proliferazione batterica.
Il componente a base di chitosano, un materiale derivato dalla chitina presente anche negli esoscheletri di crostacei, contribuisce alle proprietà antibatteriche del tessuto.
Nei test di laboratorio il materiale ha mostrato attività contro diversi batteri, tra cui Escherichia coli e Staphylococcus aureus.
La caratteristica potrebbe essere particolarmente interessante proprio nelle condizioni in cui il tessuto viene utilizzato: durante il caldo intenso, infatti, sudore e umidità possono favorire la proliferazione microbica sui materiali a contatto con la pelle.
Uno dei problemi dei tessuti rinfrescanti è che devono continuare a funzionare anche quando la persona suda.
Il nuovo materiale è stato quindi testato anche in condizioni di elevata umidità e in presenza di sudorazione simulata.
Secondo i ricercatori, Anti-B mantiene le proprie caratteristiche di raffreddamento anche in queste condizioni, mentre la struttura delle fibre permette una buona evaporazione del sudore.
Questo è importante perché un tessuto può risultare molto efficace in condizioni asciutte e perdere parte delle proprie prestazioni quando entra in contatto con acqua o sudore.
Il raffreddamento personale sta diventando un campo di ricerca sempre più interessante.
Il motivo è semplice: quando le temperature esterne aumentano, non è sempre possibile affidarsi soltanto all’aria condizionata.
L’uso massiccio dei condizionatori comporta infatti un consumo significativo di energia, mentre un sistema passivo può cercare di ridurre il calore percepito senza richiedere elettricità.
Un tessuto di questo tipo potrebbe quindi trovare applicazioni in futuro nell’abbigliamento estivo, nello sport, nei lavori all’aperto e in tutte quelle situazioni in cui il corpo è esposto per lungo tempo al caldo.
Non significa naturalmente che una maglietta possa sostituire l’ombra, l’idratazione, l’aria condizionata quando necessaria o le altre misure di protezione durante le ondate di calore.
Ma potrebbe diventare uno degli strumenti per ridurre il carico termico sull’organismo.
Il principio alla base del nuovo materiale mette in discussione anche un’idea molto intuitiva: per restare freschi bisogna necessariamente indossare abiti bianchi.
Il colore chiaro può contribuire a riflettere una parte della luce solare, ma nei tessuti di raffreddamento radiativo non è soltanto il colore a determinare le prestazioni.
Contano soprattutto la struttura delle fibre, la riflettanza solare e il modo in cui il materiale interagisce con la radiazione infrarossa.
È quindi possibile progettare materiali che sfruttano proprietà ottiche specifiche per gestire il calore in maniera molto più sofisticata rispetto a un normale tessuto.
Nonostante i risultati siano interessanti, bisogna evitare di trasformare il prototipo in un prodotto già disponibile. Anti-B è ancora una tecnologia sperimentale.
Lo studio mostra che il materiale può essere prodotto con un processo di elettrofilatura roll-to-roll, un elemento che potrebbe facilitare in futuro una produzione su scala più ampia. I ricercatori hanno inoltre testato resistenza, traspirabilità e prestazioni della T-shirt.
Ma tra un prototipo di laboratorio e una maglietta venduta su larga scala ci sono ancora diversi passaggi: costi di produzione, comfort prolungato, lavaggi ripetuti, durata nel tempo, produzione industriale e valutazione delle prestazioni in condizioni reali molto diverse.
Anti-B non è l’unico esempio di ricerca sui tessuti capaci di raffreddarsi passivamente.
Negli ultimi anni sono stati sviluppati diversi materiali che cercano di ottenere lo stesso risultato attraverso nanofibre, rivestimenti speciali, nanoparticelle o strutture capaci di riflettere la luce e favorire l’emissione di calore.
Alcuni tessuti sperimentali hanno già raggiunto riduzioni di temperatura di diversi gradi rispetto al cotone o ad altri materiali tradizionali.
Il vero obiettivo della ricerca, però, non è semplicemente ottenere il numero più alto in laboratorio. È riuscire a trasformare queste proprietà in un tessuto che sia contemporaneamente fresco, leggero, traspirante, resistente, lavabile, sicuro e soprattutto producibile a costi accettabili.