Una base scientifica per lo sviluppo di nanoschiuma
Mantenere gli spazi in cui si vive e si lavora a temperature confortevoli tutto l'anno richiede una considerevole quantità di energia per il riscaldamento e il raffreddamento, equivalente al 40 % del consumo generale di energia in Europa. Lo sviluppo di schiuma isolante nanostrutturata a prestazioni potenziate e prodotta con un agente a basso potenziale di riscaldamento mondiale, il biossido di carbonio (CO2) supercritico, era l'obiettivo del progetto NANOFOAM(si apre in una nuova finestra) ("New nano-technology based high performance insulation foam system for energy efficiency in buildings"), finanziato dall'UE. Gli scienziati hanno fissato obiettivi molto ambiziosi di bassa conduttività termica, migliori proprietà meccaniche, migliore resistenza al fuoco e resistenza a umidità e funghi. Entro i primi 21 mesi del progetto, hanno sfruttato i risultati dei modelli e degli esperimenti in laboratorio per determinare i processi necessari. Il team ha progettato e costruito un dispositivo per la formazione di schiuma in grado di mescolare polimeri fusi con alte concentrazioni di CO2 supercritico. Inoltre, hanno sviluppato tecnologie di matrice di schiuma, compresa una che usa una matrice controllata dalla temperatura, le quali sono state testate con successo. Sono stati sviluppati tre modelli di trasferimento di calore in schiume in micro e nano scala. Il team ha sviluppato inoltre due metodi per prevedere la conduttività radioattiva delle schiume opacizzate che promettono bene grazie alla loro capacità di ridurre il trasferimento di calore radioattivo. I modelli sono stati testati e convalidati rispetto a dati sperimentali su schiume in micro scala e senza opacizzanti. L'obiettivo dei ricercatori era una porosità del materiale dell'85 %, che è stata dimostrata nelle schiume su nano scala. Nonostante la dimostrazione di strutture nanoporose mediante la produzione di schiuma in lotti, si sono incontrate difficoltà nel raggiungere le dimensioni dei pori desiderate di 100 nanometri con un processo ininterrotto. Ciononostante, NANOFOAM ha dato un importante contributo per capire e caratterizzare materiali e processi per produrre schiume isolanti nano-strutturate che formeranno la base per lo sviluppo continuo. I modelli e le tecniche sperimentali e di misurazione insieme alla nuova metodologia di processo semi-continuo costituiranno le basi per la ricerca futura. In questo modo i risultati di NANOFOAM dovrebbero avere importanti conseguenze sui costi energetici degli edifici e sull'ambiente.
