Un team di scienziati internazionali ha creato una nuova forma di isolamento a basso costo basato sulle ali di una libellula.

Il materiale, noto come aerogel, è il materiale più poroso conosciuto dall'uomo e ultraleggero, con un pezzo delle dimensioni di un'auto di famiglia che pesa meno di un chilogrammo.

Iniziando come un gel di silice bagnato, simile nella struttura alla gelatina, il materiale viene accuratamente essiccato per creare un forte, materiale poroso. Ma fino ad ora, rimuovere le molecole d'acqua senza far crollare la struttura fine della silice è stato lungo, processo difficile e costoso e, di conseguenza, l'uso di aerogel è stato limitato a pochi compiti altamente specialistici, come la raccolta di polvere di stelle nello spazio.

Ora un team di esperti guidato dalla Newcastle University, UK, è riuscito a replicare a buon mercato il processo imitando il modo in cui la libellula si asciuga le ali.

Invece di asciugare la silice ad alta temperatura e pressione, il team ha usato il bicarbonato di sodio (lo stesso usato per far lievitare le torte) per "soffiare" le molecole d'acqua, intrappolando l'anidride carbonica nei pori.

Pubblicando oggi i loro risultati nella rivista accademica Materiale avanzato , il team afferma che il prossimo passo sarà quello di aumentare il processo per creare pannelli più grandi che possono essere utilizzati per isolare le nostre case e gli edifici.

Dott.ssa Lidija Ciller, autore principale congiunto e uno scienziato su nanoscala presso l'Università di Newcastle che ha lavorato alla ricerca con il dottor Xiao Han, Khalil Hassan e il dottor Adrian Oila, anche dell'Università di Newcastle, spiega:

"Il potenziale di questa scoperta in termini di riduzione del consumo energetico e quindi delle nostre bollette energetiche è davvero entusiasmante.

"Gli aerogel sono un materiale straordinario:sicuro, leggeri e dieci volte più isolanti di quelli che usiamo ora, ma fino ad ora sono stati fuori dalla portata della maggior parte di noi perché sono così costosi da realizzare. La nostra ricerca è un passo per renderli ampiamente disponibili".

Imparare dalla natura

Le libellule appartengono all'ordine degli insetti noto come Odonati, significa "mascella dentata" a causa del loro apparato boccale seghettato.

"Questi antichi insetti esistevano molto prima che i dinosauri si evolvessero, " spiega Dejan Kulijer, dal Museo Nazionale della Bosnia ed Erzegovina.

"Sono uno dei più antichi gruppi di insetti a spiccare il volo e comprendono l'insetto più grande che sia mai vissuto - il Griffenfly - che aveva un'apertura alare di oltre 70 cm".

Le loro ali sono porose, struttura a strati simile a un aerogel e sono così forti e leggeri che possono trasportare l'insetto fino a 30 miglia in un'ora.

"Le ali di una libellula sono un aerogel ultraleggero - che costituisce meno del 2% del peso corporeo totale dell'insetto - eppure sono così forti che possono trasportare l'insetto per migliaia di miglia attraverso gli oceani e tra i continenti, "dice il dottor Šiller, che ha lavorato alla ricerca insieme ai colleghi della Newcastle University, Università di Durham e Università di Limerick, Irlanda, nonché esperti del Museo Nazionale della Bosnia ed Erzegovina.

"La maggior parte del suo ciclo di vita, la libellula trascorre sott'acqua nel suo stadio larvale (un periodo che va da 30 giorni a diversi anni). Il passaggio dalla larva all'insetto volante adulto rappresenta cambiamenti irreversibili nella morfologia e nella fisiologia. Questo processo di metamorfosi può richiedere da 20 minuti a diverse ore, a seconda della specie. Quando la libellula esce dalla sua pelle larvale, le sue ali sono come gelatina ma in brevissimo tempo si espandono e si induriscono fino a diventare completamente secche.

"Per realizzare questo, i loro corpi producono molecole di bicarbonato che rilasciano anidride carbonica che regola la pressione corporea e allo stesso tempo asciuga le ali. Questo 'soffia' l'acqua per lasciare un secco, stabile, struttura leggera e robusta.

"Abbiamo replicato questo processo in laboratorio con l'aerogel, soffiando l'acqua a temperatura ambiente e con bicarbonato di sodio."

Isolanti ideali

Gli aerogel sono stati scoperti per la prima volta nel 1931. In genere pesano circa 0,1 g/cm3 e sono composti per il 95% da aria, hanno una conduttività termica simile a un pannello sottovuoto che li rende isolanti ideali - non solo per mantenere il calore, ma anche mantenere le case fresche.

Le loro proprietà isolanti e robustezza contro l'invecchiamento, l'umidità e la perforazione li rendono materiali ideali per l'isolamento degli edifici ma fino ad ora l'alto costo di produzione ne ha limitato l'utilizzo.

Aggiungendo solventi a base di bicarbonato nei gel di silice e utilizzando un processo chimico innovativo, il team ha forzato la produzione di anidride carbonica per asciugare il gel dall'interno verso l'esterno. Allo stesso tempo, la CO2 è intrappolata nella delicata struttura, prevenire il collasso dell'aerogel.

L'autore principale congiunto, il dott. Xiao Han, Università di Newcastle, ha affermato che la nuova tecnica ridurrebbe il costo di produzione del 96%, da circa $ 100 a $ 4 per chilogrammo.

"Proprio come le ali di una libellula, il nostro materiale aerogel è costituito da strati ultrasottili di silice, il che significa che possiamo creare una struttura più forte. Il prossimo passo sarà aumentare il processo per produrre pannelli isolanti che possono essere utilizzati nelle case e negli edifici per contribuire a ridurre il nostro consumo energetico e, in definitiva, le nostre bollette».