Ultima frontiera nel campo dell’isolamento termico.

Un nuovo materiale isolante ultra leggero ma allo stesso tempo estremamente resistente.

Un nuovo materiale isolante, quasi privo di peso, è in grado di sopportare un calore estremo che distruggerebbe altri materiali. 

L’innovazione

L’aerogel poroso è costituito per almeno il 99% da spazio aperto, mentre il resto è costituito da una ceramica atomicamente sottile chiamata nitruro di boro esagonale. Il materiale progettato si dimostra estremamente resistente alle alte temperature e ai rapidi sbalzi di temperatura di oltre 1.000 gradi Celsius, come è riportato dai ricercatori nel rapporto pubblicato il 15 febbraio dalla rivista  Science.

Abbiamo aiutato ENEA a sfruttare i materiali compositi ceramici più innovativi al fine realizzare scudi automobilistici e antincendio. Clicca qui per scaricare il case-study che abbiamo redatto.

Il connubio perfetto: estrema leggerezza e elevata resistenza al calore

“È notoriamente difficile realizzare materiali non solo leggeri, ma anche molto resistenti al calore”, dice Deep Jariwala, un ingegnere della University of Pennsylvania che ha scritto un commento sullo studio nello stesso numero di Science. Il nuovo isolante ultraleggero può essere particolarmente adatto per schermare componenti di veicoli spaziali, che devono sopportare oscillazioni estreme di temperatura quando si viaggia  verso o ci si allontana dal sole oppure si rientra nell’atmosfera terrestre, dice l’ingegnere.

L’aerogel è costituito da una rete di minuscole sacche d’aria, ciascuna delle quali è separata da due strati atomicamente sottili di nitruro di boro esagonale. Proprio come le finestre a doppio vetro impediscono la fuoriuscita di calore da una casa in inverno, la barriera in ceramica a doppio strato rende difficile il trasferimento di calore da una bolla d’aria all’altra. È anche difficile per il calore diffondersi attraverso il materiale viaggiando lungo gli stessi strati esagonali di nitruro di boro, perché ciò richiederebbe di seguire lunghi e tortuosi percorsi, spiega Xiangfeng Duan, chimico e scienziato dei materiali dell’Università della California, Los Angeles.

L’evidenza sperimentale

Mentre altri aerogel ceramici sono soggetti a rompersi in caso di sbalzi di temperatura improvvisi o esposizione prolungata a fonti di  calore, il nuovo aerogel ha resistito a 500 cicli di riscaldamento e raffreddamento rapido da -198° C a 900° C, che equivalgono ad essere seduti ad una temperatura di 1400° C per una settimana. Un pezzo dell’isolante ha anche schermato con successo un fiore tenuto su una fiamma di circa 500° C.

Poiché la struttura del materiale è così poco densa, probabilmente tale materiale non è utilizzabile da solo, dice Julia Greer, una scienziata dei materiali della Caltech non coinvolta nel lavoro. L’aerogel è resiliente nel senso che è morbido e si può schiacciare. Ma per proteggere l’aerogel dalle lacerazioni, esso dovrebbe probabilmente essere inglobato all’interno di un materiale più robusto, dice la scienziata.

Conoscere le proprietà termiche dei materiali

Quali sono le proprietà termiche incrementali di questo nuovo tipo di materiale isolante? In che modo si correlano con le altre proprietà fisiche, meccaniche e di durabilità?

Per scoprire le proprietà isolanti di materiali ultraleggeri ed estremamente performanti dal punti di vista termico, visita il sito Thermocert, un valido supporto all’approfondimento delle conoscenze in campo termo-fisico dei materiali tradizionali e avanzati.

Clicca qui: www.thermocert.com

O se preferisci, contatta un nostro specialista.

Fonte: Vol. 195, No. 5, March 16, 2019, p. 10

Banner_Desktop_Thermocert_Case_Study
Banner_Mobile_Thermocert_Case_Study