Il tessuto viola che rinfresca la pelle

Il colore viola nel film omonimo di Steven Spielberg rappresentava la meraviglia di fronte al mondo e sembra una velata coincidenza che proprio questa sfumatura abbia consentito la realizzazione di un tessuto capace di ridurre di 8°C la temperatura sulla pelle. Un gruppo di ricercatori della Zhengzhou University, in Cina, e di Adelaide University, in Australia, ha infatti sviluppato una sorta di “stoffa” a dir poco rivoluzionaria. Lo studio, intitolato An Electrospun Purple Fabric for Personal Thermal Management e pubblicato sulla rivista Small, propone una via d'uscita da un vincolo tecnico che finora ha condizionato l'intero settore dei materiali per il raffreddamento passivo.

I tessuti rinfrescanti sono quasi sempre bianchi, perché il colore chiaro riflette la luce solare lontano dal corpo. Le tinte scure, al contrario, assorbono più energia e risultano più difficili da raffreddare. Il viola rappresenta una sfida particolare: la sua tonalità nasce dall'assorbimento della luce verde, una delle componenti più energetiche dello spettro solare. I ricercatori hanno realizzato la fibra tramite electrospinning, incorporando un materiale viola noto come metal-organic framework (MOF) insieme a nanoparticelle di ossido di zinco. La combinazione conferisce al tessuto il colore e allo stesso tempo le proprietà ottiche necessarie per il raffreddamento radiativo. Il segreto del raffreddamento sta in una piccola porta che l'atmosfera terrestre lascia sempre aperta. Le radiazioni infrarosse di una certa lunghezza d'onda riescono infatti ad attraversare l'atmosfera senza essere trattenute, disperdendosi direttamente nel freddo dello spazio. La struttura chimica del framework metallorganico è calibrata in modo da emettere calore proprio in quella banda, ed è questo a renderlo così efficace. Le nanoparticelle di ossido di zinco svolgono invece un compito complementare: rimbalzano la luce del sole in tutte le direzioni, aiutando il tessuto a riflettere una quota maggiore di energia solare rispetto al solo materiale viola, che da solo fermerebbe meno della metà dei raggi.

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Prestazioni record in laboratorio

Secondo i dati riportati dai ricercatori, il tessuto riflette in media l'87,6% della radiazione solare ed emette il 96,4% delle radiazioni nel medio infrarosso, la banda che consente al calore di disperdersi verso l'atmosfera. Nei test condotti sotto sole diretto, il materiale è risultato 4,2°C più fresco del cotone bianco commerciale e 6,2°C più fresco del cotone viola tinto in commercio. Su pelle simulata, la riduzione di temperatura ha raggiunto gli 8°C, contro i 4,6°C ottenuti dal cotone bianco e i 2,8°C dal cotone viola convenzionale. La resistenza del tessuto è stata verificata anche nel tempo. Il materiale ha mantenuto le proprie prestazioni dopo 50 cicli di lavaggio, è risultato altamente idrorepellente, traspirante e in grado di sopportare un notevole allungamento. Test di invecchiamento ai raggi UV, equivalenti a circa 108 giorni di esposizione all'aperto, non ne hanno intaccato le proprietà ottiche.

I ricercatori hanno verificato anche quanto il tessuto lasci "respirare" la pelle, misurando la velocità con cui il vapore del sudore riesce ad attraversarlo: il risultato supera leggermente quello del cotone bianco commerciale ed è più che sufficiente per un utilizzo quotidiano. L'idrorepellenza è aumentata sensibilmente rispetto al poliuretano di base grazie all'aggiunta di zinco e MOF. Anche la resistenza al sole è stata messa alla prova con settimane di esposizione UV simulata: il tessuto ha mantenuto quasi intatte le sue proprietà, perdendo pochissima capacità di riflettere e raffreddare.

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Perché mai rinunciare al colore?

Jun Ma, docente di ingegneria dei materiali alla School of Chemical Engineering di Adelaide University e coautore dello studio, ha dichiarato che il gruppo voleva dimostrare come le prestazioni di raffreddamento non richiedano necessariamente di rinunciare al colore. "Finora abbiamo dovuto scegliere tra prestazioni di raffreddamento ed estetica" ha spiegato Ma. Yangzhe Hou, dottoranda nello stesso dipartimento e coautrice della ricerca, ha collegato la scoperta alle esigenze di chi lavora o si allena all'aperto in condizioni di caldo estremo. La ricercatrice ha aggiunto che l'obiettivo di lungo periodo è "andare oltre l'idea che i tessuti rinfrescanti debbano essere bianchi". Il tessuto viola non nasce dal nulla: si inserisce in un filone di studi che negli ultimi anni ha cercato di conciliare colore e raffreddamento passivo, finora quasi sempre a vantaggio del bianco. Altri gruppi di ricerca avevano già sperimentato framework metallorganici simili, alcuni con prestazioni di riflettanza persino superiori, altri arricchiti con proprietà antibatteriche. La novità di questo lavoro, condotto da Zhengzhou University insieme ad Adelaide University (all'epoca della ricerca ancora nota come University of South Australia) e Central China Normal University, sta nell'aver raggiunto questi risultati mantenendo un colore pieno e saturo come il viola, tradizionalmente uno dei più ostili al raffreddamento passivo insieme al nero. I ricercatori ritengono che l'approccio sia adattabile ad altri colori, sostituendo il metal-organic framework con varianti dalle diverse proprietà ottiche. La strategia aprirebbe la strada a una gamma più ampia di tessuti rinfrescanti esteticamente diversificati.