Idrogel per il raffrescamento

Già da tempo l’industria ha testato e utilizzato materiali “intelligenti” aprendo la strada a nuove possibilità applicative in architettura. Alcuni anni fa il Digital Master Intelligent Constructions (DMIC) dell’Istituto di Architettura Avanzata della Catalogna ha ridefinito e incorporato questa “intelligenza” all’interno dell’ambiente costruito attraverso l’uso di materiali ricettivi, progettando e creando sistemi che implementino la performance energetica e la qualità del comfort di un edificio. Il progetto ha formulato ipotesi sui processi termodinamici che avvengono in un edificio e su come questi possano essere applicati in modo passivo, grazie a materiali chiamati “idrogel”, sostanze che assorbono e trattengono acqua e che chimicamente sono polimeri insolubili. Dopo una serie di esperimenti, prove e test, la ricerca ha prodotto un prototipo da applicare all’involucro, una pelle per l’edificio in grado di ombreggiare e raffrescare.

È apparso subito chiaro che i polimeri super assorbenti, meglio conosciuti come SAP, potevano rispondere alle finalità della ricerca, ovvero trovare un materiale capace di mutare in presenza di altre sostanze, come ad esempio l’acqua o l’aria. L’idrogel scelto in questo progetto è il sodio poliacrilato, che si presenta normalmente sotto forma di polvere e che si caratterizza per una forma a spirale. Dalla reazione chimica che si sviluppa in presenza di liquido si assiste allo srotolamento o rigonfiamento della catena che forma così una sostanza gelatinosa che è stata racchiusa in sfere.

Nella seconda fase la ricerca ha testato una serie di supporti per l’idrogel sulla base della forma, della geometria e delle proprietà espansive proprie dei polimeri super assorbenti.
Molte sono state le prove effettuate, fino a giungere a un pannello forato in argilla. Si è utilizzata anche un’argilla che non necessita di cottura, frutto di una ricerca parallela dello IAAC, e stampata in 3D mediante strumentazione robotica. In questo caso la fabbricazione tecnica apre più possibilità realizzative, poiché tessuti e forme specifiche testate possono essere eliminate e l’idrogel può essere inglobato all’interno del canali stampati in 3D durante il processo di fabbricazione.

Il modello finale consiste in una piastrella composta da due strati di argilla, tessuto e idrogel. Lo strato esterno presenta una superficie piena di coni (simili al cratere di un vulcano) che creano ventilazione e che permettono all’acqua e all’aria di passare verso l’idrogel; la forma conica indica anche la direzione specifica per la crescita delle sfere durante l’assorbimento dell’acqua. Nel livello intermedio c’è lo strato di tessuto che si impregna di acqua e che lavora come un liquido trasmittente attraverso tutto il sistema; vista la sua elasticità, consente inoltre la crescita dell’idrogel. Lo strato interno è una sottile superficie di argilla con protuberanze infossate che trasmettono fresco all’edificio in cui l’idroceramica è applicata.

foto | ©IAAC

⇒ l’approfondimento continua sul numero 15 di azero