Le tecniche e i materiali da costruzione sono in continua evoluzione. In questo processo, alcuni gruppi di ricerca si impegnano a risolvere alcuni dei problemi più urgenti, come il raggiungimento di una maggiore efficienza energetica o l'integrazione di funzioni quali la climatizzazione o l'illuminazione direttamente negli elementi costruttivi. Innovazioni come il calcestruzzo che genera elettricità e analizza gli edifici , o i mattoni altamente resistenti ricavati dalle uova, stanno portando la tecnologia edilizia a un livello superiore.
Mattoncini Aerobrick Empa Omicron.
Ora, i ricercatori dell'Empa, un istituto di ricerca interdisciplinare sui materiali con sede a Zurigo, in Svizzera, hanno appena presentato Aerobrick, un nuovo tipo di mattone traslucido riempito con aerogel di silice. Questo materiale da costruzione rivoluzionario, descritto in dettaglio sulla rivista scientifica Journal of Building Engineering, svolge la stessa funzione dei mattoni tradizionali ma aggiunge la capacità di trasmettere la luce naturale all'interno e offre un isolamento e una resistenza nettamente superiori.
In realtà, il team guidato dagli ingegneri Jannis Wernery e Michal Ganobjak aveva già presentato una versione iniziale di Aerobrick nel 2017, ma ne ha migliorato il design, la composizione e il processo produttivo per ottenere prestazioni superiori. L'obiettivo – poter costruire intere pareti traslucide con un efficace isolamento termico – è ora realtà. Questi nuovi mattoni contribuiranno quindi a ridurre i costi di riscaldamento, senza la necessità di applicare un ulteriore strato isolante alla muratura, e anche quelli di elettricità, fornendo un'illuminazione diffusa in tutti i tipi di ambienti.
Vetro e aerogel
Wernery, Ganobjak e i loro colleghi del dipartimento Materiali e Componenti Energetici per l'Edilizia di Empa volevano sviluppare un materiale che rispecchiasse i principi che l'architetto romano Vitruvio considerava essenziali per un edificio: durabilità, funzionalità e bellezza.
Per raggiungere questo obiettivo, hanno testato diversi design, dimensioni e combinazioni, ma gli ingredienti principali sono rimasti sempre gli stessi: vetro float (prodotto facendo galleggiare vetro fuso su uno strato di stagno fuso per ottenere uno spessore uniforme e una superficie molto piatta), resina epossidica e granuli di aerogel di silice. Tutti questi materiali sono stati selezionati per la loro elevata trasparenza ottica, che permette il passaggio della massima quantità di luce senza che il risultato finale sia trasparente.
Dopo centinaia di simulazioni al computer, il progetto definitivo ha preso forma con quattro pannelli di vetro float da 12 mm collegati da distanziatori, con le superfici laterali, inferiore e superiore sigillate con uno strato di resina epossidica da 1,5 mm. I distanziatori sono stati fusi direttamente tra i pannelli di vetro utilizzando stampi in silicone. Questa tecnica ha permesso di unire i pannelli di vetro creando contemporaneamente diverse camere d'aria tra di essi per ottimizzare l'isolamento termico.
Prototipo di mattoni Aerobrick. Empa Omicrono.
Per migliorarne le prestazioni, è stata lasciata una piccola apertura nella sigillatura di ciascuna delle sei cavità risultanti: quattro nello strato intermedio del mattone e una in ciascuno strato esterno. Queste aperture sono state riempite con granuli di aerogel senza legante e, infine, sigillate con nastro adesivo trasparente. Le dimensioni finali del mattone sono 500 mm × 136 mm × 84 mm.
Una volta ottenuti i primi prototipi, il team di ricerca si è concentrato sulla verifica delle loro capacità, sia tramite simulazioni al computer che in laboratorio. Sottoposto a una pressa idraulica, l'Aerobrick ha dimostrato una resistenza alla compressione di circa 45 megapascal (MPa), superiore a quella di qualsiasi mattone attualmente sul mercato.
Per quanto riguarda la conducibilità termica, il mattone di vetro riempito con aerogel non ha superato i 53 mW/(mK), il valore più basso registrato tra tutti quelli disponibili. Inoltre, trasmette la maggior parte dello spettro della luce visibile. Pertanto, questo materiale potrebbe diventare unnuovo elemento strutturale per le facciate grazie alle sue elevate prestazioni e qualità estetiche.
Casi d'uso
Secondo i ricercatori, i mattoni di vetro aerogel sono ideali per gli spazi che non devono avere una visuale diretta verso l'esterno per motivi di privacy, sicurezza o per evitare disturbi, ma che consentono l'ingresso di luce naturale diffusa. Il team ne sottolinea l'utilità soprattutto in edifici per uffici, biblioteche, musei e altri spazi pubblici.
Uno dei mattoni Aerobrick in una pressa industriale. Empa Omicrono.
Sottolineano inoltre la sua versatilità negli edifici in cui massimizzare la luce naturale e risparmiare spazio sono essenziali. Come esempio, citano quartieri urbani densamente popolati con grattacieli e numerosi appartamenti, una descrizione applicabile ai centri di Madrid, Barcellona o qualsiasi altra grande città. Inoltre, evidenziano i benefici che questo tipo di illuminazione può apportare agli occupanti degli edifici e ai loro ritmi circadiani, riferendosi ai cambiamenti fisici, mentali e comportamentali che seguono un ciclo di 24 ore e sono in gran parte regolati dalla luce naturale.
Analogamente, per quanto riguarda i ritmi circadiani sani, rientrano in questa categoria anche luoghi come ospedali e case di riposo, così come zoo, scuderie e altre strutture per l'allevamento di animali. Anche le piante che non necessitano di luce solare diretta possono trarre grande beneficio da serre costruite con questo tipo di mattoni.
Illustrazione di un muro portante costruito con Aerobrick. Empa Omicrono.
Ora, in attesa dell'approvazione del brevetto e di potenziali partner industriali, i dirigenti di Aerobrick sono molto orgogliosi di una soluzione che consente di realizzare pareti perimetrali leggere, sottili ed efficienti dal punto di vista energetico: "Crediamo che i mattoni di vetro riempiti di aerogel possano portare più luce all'interno degli edifici attraverso l'involucro edilizio, migliorando al contempo la salubrità e contribuendo al risparmio energetico necessario per l'illuminazione e il riscaldamento".
Fonte: https://www.elespanol.com/omicrono/.
