L'Aerogel è un materiale sorprendente che sta attirando l'attenzione di scienziati, ingegneri e inventori di tutto il mondo. Si tratta di un gel in cui il liquido è stato sostituito da un gas, rendendolo estremamente leggero e altamente isolante. Date le sue proprietà uniche, questa sostanza quasi priva di peso e trasparente rappresenta la soluzione ideale per molte sfide tecnologiche, dall'isolamento termico alla cattura di polveri e gas nell'atmosfera. In questo articolo esploreremo cosa sia l'Aerogel, come funziona e perché è diventato così importante.
Che cos’è l’Aerogel?
Aerogel è un termine che racchiude diversi materiali sintetici utilizzati sin dagli anni '60 in particolare nell'industria aerospaziale, ma che oggi trovano impiego anche in alcuni prodotti destinati al mercato consumer. Questi hanno una struttura molto porosa, risultando come una sorta di "schiuma solida", con spazi tra le varie parti, molto dense, di pochi nanometri.
Aerogel può essere composto da silicio, carbonio, ossido di ferro, polimeri organici, nanostrutture di semiconduttori, oro, rame e altro ancora. Non è tanto il materiale utilizzato a determinare l'aderenza al termine "aerogel", quanto la sua composizione pari al 99,8% di aria. In sostanza, se prendessimo un pezzo di aerogel, questo sarebbe costituito solo allo 0,2% da uno dei materiali menzionati.
Questa composizione fa sì che l'Aerogel, nella sua forma solida, sia trasparente, leggero e etereo. Infatti, il peso medio di questo materiale è di solo 0,02 grammi per cm³, ovvero è appena 15 volte più pesante dell'aria. Questo valore è un vero e proprio record per un materiale solido. Inoltre, l'Aerogel ha anche un'eccellente capacità isolante sia termica che acustica, un basso indice di rifrazione e una costante dielettrica molto bassa.
Come si produce l'Aerogel?
La produzione di Aerogel è semplice e prevede solo pochi passaggi. Inizialmente, si crea un gel o un colloide, dove una delle sostanze menzionate nel paragrafo precedente è dispersa in una miscela liquida. Successivamente, si utilizza il processo di “supercritical drying”, che in italiano si traduce letteralmente come “asciugatura supercritica”, per rimuovere la parte liquida, che consiste in un'asciugatura altamente controllata in cui il liquido viene trasformato in gas. Questo processo garantisce che la struttura del materiale non venga alterata durante la rimozione del liquido.
Per comprendere meglio questo concetto, potete pensare a un pezzo di frutta secca. Quest'ultima si contrae e si appiattisce perché la rimozione del liquido avviene con uno stress sul materiale, che porta la struttura a collassare su se stessa. Con la "supercritical drying", è possibile rimuovere il liquido senza influire sulla struttura del materiale e riempire gli spazi interni con aria.
Dove si usa l'Aerogel?
Oltre alle applicazioni spaziali dove è stato inizialmente utilizzato, i composti di Aerogel sono stati impiegati anche in molte industrie come isolanti, ad esempio per la realizzazione del cappotto termico delle case, o nel mondo dell'abbigliamento con la creazione di giacche e maschere da moto o sci.
Tuttavia, nonostante i vantaggi indiscutibili di questo materiale, non sembra esserci un uso diffuso nei prodotti per il mercato consumer. Ci sono diverse ragioni per questo. In primo luogo, i costi di produzione sono ancora elevati e vengono trasferiti sul prezzo finale per il consumatore. Inoltre, la durata nel tempo non è uno dei punti di forza dell'aerogel. Se viene utilizzato in materiali isolanti in posizioni fisse, ad esempio in una parete, non ci sono problemi, ma se viene impiegato in prodotti soggetti a continui stress, come quelli di abbigliamento, la situazione è diversa. Infatti, l'Aerogel utilizzato in indumenti come guanti o giacche viene spesso abbinato ad altri materiali, tanto che non esiste un capo interamente realizzato in Aerogel.
Recentemente, su Kickstarter è stata lanciata una campagna destinata alla raccolta di fondi per la realizzazione di "Biigloo", un sacco a pelo in Aerogel, che, a 22 giorni dal termine, ha già raccolto oltre 142.000€ a fronte di un obiettivo di 4.748€. Grazie alle caratteristiche intrinseche dell'Aerogel, Biigloo si propone come il sacco a pelo definitivo, data la sua capacità di offrire un isolamento termico perfetto anche a temperature estreme come -40°C, pur rimanendo ultra leggero e super sottile.
In sintesi, ci sono diverse limitazioni all'adozione massiccia dell'Aerogel, ma se l'avanzamento tecnologico risolverà questi problemi potrebbe diventare molto più diffuso. Al momento, però, sono presenti diversi ostacoli in alcuni prodotti, spesso costituiti da un'ibridazione di Aerogel con altri materiali.