Un sistema di oscuramento regolabile che si adatta autonomamente nel corso della giornata, senza sensori o motori e in gran parte esente da manutenzione? È davvero possibile:uno studente di dottorato dell'ETH presso l'Institute for Building Materials ha sviluppato un'alternativa agli ombrelloni a motore.

D'estate in città fa caldo, e gli edifici alla luce diretta del sole diventano particolarmente caldi. Di notte, può quindi essere difficile liberarsi di quel calore accumulato. In questi giorni, molte persone sognano un'aria condizionata efficiente. Chiara Vailati aveva un sogno diverso:dopo aver completato gli studi in Italia, l'ingegnere civile ha perseguito l'idea di creare un parasole regolabile e autonomo per le case, per ridurre la quantità di calore che entra in un edificio e quindi la necessità di raffrescamento. Aveva esigenze elevate:"Volevo che il sistema fosse realizzato con materiali ecocompatibili, consumano pochissima energia e hanno bassi costi di installazione e manutenzione, " ricorda Vailati.

Da allora Vailati ha potuto realizzare la sua idea:durante il suo progetto di dottorato con il professor Ingo Burgert presso l'Istituto per i materiali da costruzione dell'ETH di Zurigo, ha progettato un innovativo sistema di ombreggiatura. Chiunque stia immaginando un'ombreggiatura high-tech completamente automatica con sensori, attuatori e controlli complessi è molto lontano dal segno. Il prototipo di Vailati potrebbe essere high-tech, ma è ancora piacevolmente modesto. Il sistema utilizza assi di legno che producono ombra e non richiede sensori o motori, e nemmeno elettricità. Però, cambia ancora per adattarsi alle condizioni atmosferiche:le tavole si muovono in modo autonomo. Molteplici coppie di assi allineate in parallelo creano una sorta di tetto che si apre e si chiude. La costruzione può essere posizionata, Per esempio, orizzontalmente su una finestra sulla facciata di un edificio.

"Ci siamo ispirati alle pigne quando si trattava del movimento autonomo delle tavole, " dice Vailati. Le squame di questi coni reagiscono alle variazioni di umidità:se l'umidità diminuisce, le squame si piegano e si spostano da una forma diritta a una curva, quindi il cono si apre con tempo asciutto. È la struttura del cono che lo rende possibile:le squame sono costituite da due strati collegati che si contraggono in gradi diversi al diminuire dell'umidità.

Il legno a doppio strato è un materiale reattivo

Vailati ha trasferito questo principio di funzionamento su tavole di legno a doppio strato. Gli strati sono costituiti da diversi tipi di legno, le cui fibre sono anche orientate perpendicolarmente tra loro. È un'idea affascinante:"Come il suo modello naturale, il doppio strato di legno sfrutta gli sbalzi di umidità durante la giornata, " spiega Vailati. Nell'aria umida del mattino e della notte, le tavole sono piatte e verticali, mentre a mezzogiorno, quando il sole è alto e l'aria è più secca, si piegano notevolmente e quindi forniscono ombra.

Alternativa alle tavole motorizzate

Questa idea apparentemente semplice ha richiesto anni di ricerca. Vailati ha dovuto affrontare due sfide in particolare. in primo luogo, è stato necessario aumentare le strutture a doppio strato inizialmente molto piccole alla lunghezza standard della tavola di mezzo metro, senza che il materiale si deformi in modo incontrollato. In secondo luogo, il sistema ha reagito troppo lentamente rispetto alle tavole motorizzate convenzionali. "Ho dovuto trovare un modo per accelerare la cinetica del doppio strato, " dice Vailati. I motivi a strisce nel legno e un rapporto finemente regolato degli spessori degli strati hanno contribuito ad accelerare il movimento. Infine, Anche Vailati si è avvalsa della sua esperienza di ingegnere civile:per aumentare la quantità di ombra, ha accoppiato le tavole a doppio strato. "Ciò ha notevolmente aumentato il tempo di reazione, "dice felice.

L'ETH di Zurigo ha brevettato la sua invenzione. E Vailati ha difeso la sua tesi di dottorato a febbraio, e di recente ha iniziato a lavorare come postdoc presso l'Empa nel Gruppo Materiali e componenti energetici per l'edilizia. Un piccolo prototipo del suo dispositivo di ombreggiatura si trova ancora sul tetto di un edificio dell'ETH nel campus di Hönggerberg. Soprattutto in giornate come queste la sua ombra piacevolmente fresca sarebbe una benedizione.