I parabrezza appannati potrebbero presto diventare un ricordo del passato grazie a un materiale intelligente progettato al microscopio.
di Emerging Technology di arXiv
Gli occhiali appannati possono dare fastidio, ma quando ad appannarsi è un parabrezza o il casco di un astronauta, le conseguenze possono essere fatali. È per questo motivo che automobili e tute spaziali sono munite di sistemi di climatizzazione e anti-appannamento.
Il climatizzatore, però, è ingombrante, costoso e nocivo per l’ambiente; per questo motivo, ingegneri e scienziati dei materiali sono interessati a scovare una soluzione per prevenire più efficacemente l’appannamento delle superfici.
È qui che entrano in gioco Christopher Walker e i suoi colleghi della ETH di Zurigo, Svizzera, che hanno sviluppato un nuovo materiale con proprietà senza precedenti nel mondo naturale. Questo materiale – o metasuperficie, per meglio intenderci – cattura le radiazioni del sole e le sfrutta per bruciare qualunque forma di condensazione al fine di prevenirne il deposito e l’accumulo. Il risultato è un metodo efficace e relativamente economico in grado di risolvere questo insidioso problema.
Una metasuperficie viene prodotta partendo da un metamateriale trattato per avere proprietà superficiali che non si trovano in natura. Vengono spesso create utilizzando uno schema ripetuto caratterizzato da unità piccole come le nanoparticelle.
In questo caso, il team ha sviluppato la superficie coprendo una pellicola di silice con nanoparticelle d’oro sigillate da uno strato di diossido di titanio; il processo è stato quindi ripetuto più volte per creare molteplici strati.
Le nanoparticelle assorbono una porzione della luce solare che le investe, donando al vetro una certa tinta. Allo stesso tempo, la luce del sole riscalda queste nanoparticelle al punto da innalzare la temperatura superficiale del vetro di un massimo di 10 °C, un aumento fondamentale per prevenire l’annebbiamento. Il calore previene la condensazione dell’acqua o ne provoca l’evaporazione.
Una domanda importante è se questo approccio è in grado di superare le convenzionali tecnologia anti-annebbiamento. La soluzione più comune consiste nel rivestimento delle superfici con un materiale superidrofilo o superidrofobico; questo trattamento non previene la condensazione, ma altera le dimensioni e il comportamento delle gocce d’acqua che si formano, creando spesso uno strato d’acqua continuo che scivola lungo la superficie inclinata del parabrezza. Per appurare il comportamento della metasuperficie, il team lo ha messo a confronto con una superficie senza trattamenti ed altre che avevano ricevuto trattamenti con prodotti superidrofili o superidrofobici.
I risultati sono stati convincenti. I ricercatori sostengono che la loro nuova metasuperficie sia in grado di ridurre sensibilmente il tasso di condensazione ed incrementare quello di evaporazione rispetto ad altri materiali. Siccome le nanoparticelle d’oro sono protette da uno strato di diossido di titanio, queste superfici risultano persino più resistenti. “Crediamo che questa ricerca porterà a sistemi anti-appannamento e disappannanti più solidi ed efficaci”, commenta il team.
Questa ricerca è sicuramente interessante. La nuova metasuperficie è relativamente semplice da realizzare, per cui potrebbe essere possibile sviluppare catene produttive su larga scala e adatte a un’ampia gamma di materiali, dal vetro ai polimeri. “Questo approccio potrebbe risultare in notevoli aumenti di prestazioni per applicazioni quali finestre, finestrini, display elettronici, fotocamere, specchi e occhiali”, dicono.
Ovviamente, il materiale sfrutta la luce del sole, per cui sorgono ovvie domande sulle sue prestazioni nelle ore notturne. La superficie può comunque essere ripulita con un panno o con dell’aria fresca, ma l’idea dietro le metasuperfici potrebbe aprire la strada ad altri meccanismi, come una fonte artificiale di illuminazione. In futuro, le attuali tecnologie anti-appannamento potrebbero diventare un ricordo del passato.
Per approfondimenti: Transparent Metasurfaces Counteracting Fogging by Harnessing Sunlight
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