Presentazione dei mattoncini traslucidi

20 aprile 2023

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a cura dell'Empa, Laboratori federali svizzeri per la scienza e la tecnologia dei materiali

Gli elementi costruttivi vetrati sono un metodo popolare in architettura per far entrare la luce in un edificio. Ciò consente un migliore utilizzo della luce diurna rispettosa dell’ambiente ed è necessaria una minore illuminazione artificiale.

Per massimizzare questo vantaggio, tuttavia, gli elementi in vetro dovrebbero essere preferibilmente utilizzati per costruire intere pareti per l’involucro dell’edificio, il che richiede che gli elementi abbiano un efficace isolamento termico e possano sopportare un certo carico – una combinazione che non era disponibile sul mercato in in questo modo fino ad ora.

Gli aerogel di silice sono materiali isolanti termici ad alte prestazioni che stanno diventando sempre più popolari nel settore edile. I più comuni sono i materassini isolanti opachi e i cerotti. Già nel 2017 il ricercatore dell'Empa Jannis Wernery e i suoi colleghi del dipartimento Materiali e componenti energetici per l'edilizia hanno avuto l'idea di integrare il materiale isolante direttamente in un mattone da costruzione e hanno presentato un nuovo tipo di mattone riempito con aerogel, il cosiddetto "Aerobrick". . Grazie al suo eccellente isolamento termico, questo mattone consente di risparmiare sui costi di riscaldamento, senza la necessità di applicare uno strato isolante aggiuntivo alla muratura.

Tuttavia, l’aerogel può anche essere praticamente trasparente, il che rende il sistema costruttivo traslucido e isolante. Per trarre vantaggio da questo e migliorare ulteriormente le prestazioni isolanti dell'"Aerobrick", Wernery, Michal Ganobjak e Co. hanno sviluppato un nuovo componente modulare basato su vetro float e granuli di aerogel di silice che combina entrambe le proprietà: è traslucido e isolante: l'aerogel mattone di vetro.

I mattoni di vetro riempiti con granuli di aerogel traslucidi consentono la costruzione di elementi di facciata esteticamente gradevoli e anche portanti che consentono l'ingresso di una notevole quantità di luce diurna. I ricercatori dell’Empa hanno ottenuto questa combinazione di resistenza, isolamento e trasmissione della luce utilizzando distanziatori sfalsati tra le lastre di vetro all’interno del mattone di vetro, che garantiscono stabilità statica con una trasmissione di calore minima.

Il mattone di vetro ha una conduttività termica misurata di 53 mW/(m∙K) e una resistenza alla compressione di quasi 45 MPa. Si tratta della prestazione isolante più alta di qualsiasi mattone riscontrabile nella letteratura tecnica, per non parlare del mercato. Inoltre, viene fornito con la proprietà di trasmissione della luce.

Il mattone di vetro aerogel è adatto per applicazioni in cui vi sono requisiti simultanei di elevata penetrazione della luce diurna, protezione dall'abbagliamento e protezione della privacy, come negli uffici, nelle biblioteche e nei musei. Un aspetto importante è che un involucro edilizio realizzato con tali mattoni di vetro accoppia l'interno dell'edificio con l'esterno in termini di luce diurna. Ciò può avere un effetto positivo sul ritmo circadiano degli utenti dell'edificio. Le possibili applicazioni includono:

Un'analisi dei costi dei materiali mostra che il mattone di vetro isolante può essere abbastanza competitivo in tali applicazioni. Il mattone di vetro offre quindi all’architettura nuove possibilità di progettazione per una maggiore luce naturale negli edifici, sia per le nuove costruzioni che per le ristrutturazioni. I ricercatori hanno ora depositato una domanda di brevetto per il mattone di vetro aerogel e sono alla ricerca di potenziali partner industriali.