Un nuovo nanorivestimento d’oro sviluppato dai ricercatori riscalda le lenti degli occhiali con la luce del sole, in modo che non si appannino più anche in presenza di umidità elevata. Il rivestimento potrebbe essere utilizzato anche sui vetri delle auto.
I ricercatori del Politecnico di Zurigo hanno sviluppato un rivestimento trasparente di oro sottile come un wafer in grado di convertire la luce solare in calore. Può essere applicato, ad esempio, su vetri o altre superfici, evitando che si appannino. Il rivestimento potrebbe essere utilizzato, tra l’altro, sulle lenti degli occhiali e sui parabrezza delle automobili.
I ricercatori dei gruppi guidati dai professori dell’ETH Dimos Poulikakos e Thomas Schutzius sottolineano che stanno utilizzando un metodo di rivestimento tecnicamente semplice e ampiamente utilizzato nell’industria. In questo processo, minuscole quantità di oro vengono depositate a vapore sulla superficie in una camera bianca sotto vuoto. Il Politecnico di Zurigo ha richiesto un brevetto per il rivestimento.
Assorbe gran parte della radiazione infrarossa
La particolarità del nuovo rivestimento è che assorbe selettivamente le radiazioni solari. Metà dell’energia della luce solare è costituita da raggi infrarossi e l’altra metà da luce visibile o raggi UV. "Il nostro rivestimento assorbe gran parte della radiazione infrarossa e quindi si riscalda, fino a otto gradi Celsius", spiega il dottorando dell’ETH Iwan Hächler, che ha contribuito allo sviluppo. Le radiazioni nella gamma del visibile, invece, le lascia passare. Questo è il motivo per cui il rivestimento è trasparente.
Il nuovo rivestimento utilizza un approccio diverso rispetto ai metodi antiappannamento tradizionali: Convenzionalmente, le superfici sono spesso rivestite con molecole che attirano l’acqua (idrofile). In questo modo l’acqua di condensa si distribuisce uniformemente sulla superficie. Gli spray antiappannamento funzionano in questo modo. Il nuovo metodo, invece, riscalda la superficie e quindi impedisce all’umidità di condensarsi sulla superficie. Anche i riscaldatori dei lunotti delle auto funzionano in questo modo. Il riscaldamento con l’elettricità, tuttavia, è inefficiente, come sottolinea Hächler. Il nuovo rivestimento, invece, si riscalda passivamente e non richiede energia aggiuntiva quando il sole splende.
Più sottile, più efficiente, più flessibile
I professori dell’ETH Poulikakos e Schutzius e i loro team lavorano da diversi anni su rivestimenti superficiali che si riscaldano passivamente. Gli scienziati hanno pubblicato tre anni fa il loro primo lavoro di ricerca su un rivestimento d’oro che impedisce alle superfici trasparenti di appannarsi ( ETH News ). Il rivestimento ora presentato presenta diversi vantaggi rispetto al primo: è costituito da un minor numero di strati ed è significativamente più sottile. Questo lo rende più trasparente e flessibile. È anche più efficiente e trasparente perché assorbe selettivamente gli infrarossi.
L’oro è costoso. Tuttavia, ne serve talmente poco che i costi dei materiali sono comunque bassi, come sottolineano i ricercatori. Il rivestimento è costruito secondo il principio del sandwich. Gli ammassi d’oro più piccoli ed estremamente sottili si trovano tra due strati di biossido di titanio, un materiale elettricamente isolante. Questi due strati aumentano l’efficienza della generazione di calore grazie alle loro proprietà di rifrazione della luce. Inoltre, lo strato superiore di biossido di titanio funge da vernice per proteggere lo strato d’oro dall’abrasione. L’intero rivestimento a sandwich ha uno spessore di soli dieci nanometri. In confronto, la foglia d’oro è circa dodici volte più spessa.
I singoli grappoli d’oro si toccano leggermente ai lati. Questo rende il rivestimento d’oro elettricamente conduttivo. In assenza di luce solare, sarebbe quindi ancora possibile riscaldare il rivestimento con l’elettricità.
Ora i ricercatori svilupperanno ulteriormente il rivestimento per le applicazioni. In questo modo, si studierà anche se altri metalli sono altrettanto adatti dell’oro. Oltre agli occhiali e ai finestrini delle auto, questo principio antiappannamento potrebbe essere utilizzato ovunque sia necessario riscaldare e rendere trasparente qualcosa, ad esempio nelle finestre degli edifici, negli specchi o nei sensori ottici. Tuttavia, non c’è da temere che questo provochi un maggiore riscaldamento di un’auto o di un edificio in estate. Il dottorando dell’ETH Hächler spiega: "Il rivestimento del vetro assorbe i raggi infrarossi del sole, che riscaldano specificamente il vetro e le radiazioni non raggiungono più l’interno dell’auto o dell’edificio. Di conseguenza, l’interno si riscalda ancora meno di quanto farebbe senza il rivestimento".
Riferimenti
Hächler I, Ferru N, Schnöring G, Mitridis E, Schutzius TM, Poulikakos D: Metamateriali trasparenti antiappannamento attivati dalla luce solare. Nature Nanotechnology 2022, doi: pagina esterna 10.1038/s41565’022 -01267-1.
Ricerca correlata: Combattere l’appannamento con nano-assorbitori selettivi di luce solare. Nature Nanotechnology 2022, doi: pagina esterna 10.1038/s41565’022 -01269-z
