Nanotecnologie: ceramiche, vernici, pitture e cemento

L’innovazione tecnologica nel settore dei materiali da costruzione, sospinta dall’obiettivo di dare risposta, oltre che a esigenze convenzionali (efficienza energetica, comfort acustico, benessere visivo) anche a quelle innovative che pongono specifiche richieste, quali ad esempio la riduzione dell’inquinamento ambientale, la protezione e l’autoprotezione dagli agenti inquinanti (soprattutto atmosferici) la indoor air quality, la sicurezza, il riuso ed il riciclo dei materiali nei processi di produzione, l’autoadattività in rapporto al variare delle sollecitazioni esterne (termiche, meccaniche, ottiche, elettriche, chimiche), ha condotto alla definizione e alla realizzazione di materiali innovativi avanzati, spesso importati da altri settori industriali (in genere dal settore aeronautico, automobilistico e biomedico) in seguito a processi di trasferimento tecnologico, ma oggi sempre più frequentemente creati e generati all’interno di attività di ricerca e sviluppo autonomamente svolte dai grandi gruppi industriali che negli ultimi decenni si sono formati nel settore delle costruzioni in relazione ad esigenze di produzione legate a specifiche categorie di materiali (ceramici, metallici, vetrosi, polimerici, ecc.). 
Un decisivo impulso alla generazione di materiali innovativi avanzati lo hanno dato le accresciute conoscenze nel campo della chimica, che hanno consentito e consentono, in misura sempre più ampia ed importante, la manipolazione delle strutture atomiche-molecolari dei materiali, rendendo possibile la creazione artificiosa di impurità, anisotropie, ibridazioni tra materiali differenti, specificamente progettate per ottenere nuovi materiali caratterizzati da particolari e specifiche risposte prestazionali. 
Un ruolo propulsivo fondamentale nello sviluppo di materiali innovativi è quello svolto dalla cosiddetta “nanoinnovazione”, ovvero da quella innovazione tecnologica determinata dallo sviluppo della nanotecnologia. Quest’ultima, definita dal National Science and Technology Council come “la progettazione, caratterizzazione, produzione e applicazione di strutture, dispositivi e sistemi controllati alla scala nanometrica”, è di fatto la scienza che studia la manipolazione della materia su una scala dimensionale inferiore al micrometro (un micrometro, mm, equivale ad un milionesimo di metro, ovvero ad un millesimo di millimetro). Attualmente, importanti risultati sono stati raggiunti attraverso l’applicazione della nanotecnologia nei materiali da costruzione e nell’edilizia, in funzione soprattutto dello sviluppo dei “nanorivestimenti”, finalizzati in particolare al miglioramento prestazionale dei materiali tradizionali, quali il cemento, l’acciaio, il legno, il vetro; laddove, più specificamente, perseguono obiettivi di isolamento termico, di protezione dagli agenti atmosferici, dai raggi UV, dalla corrosione, di impermeabilizzazione, di autopulizia. In prospettiva, attraverso la nanotecnologia, potranno essere sviluppati nuovi materiali in grado di assolvere a funzioni differenti, da quelle connesse all’efficienza energetica a quelle strutturali, nell’ambito di un radicale ripensamento del concetto di involucro edilizio in funzione del raggiungimento di prestazioni anche adattative nei confronti dei cambiamenti delle condizioni ambientali e delle esigenze di fruizione degli utenti. I prodotti nanostrutturati che attualmente sono maggiormente diffusi, fanno riferimento soprattutto alla categoria dei “nanorivestimenti” applicati ai materiali tradizionali. L’obiettivo dei nanorivestimenti è quello di migliorare le caratteristiche prestazionali di alcuni materiali e componenti edilizi, anche nell’ottica di conferire a questi delle proprietà e delle caratteristiche che normalmente non gli appartengono. I nanorivestimenti applicati ai materiali tradizionali (cemento, legno, metallo, vetro, ceramica) consentono, attraverso un rivestimento invisibile, caratterizzato da uno spessore compreso tra i 5 ed i 10 nanometri, di conferire al materiale sul quale sono applicati caratteristiche prestazionali di tipo anticorrosione, antigraffio, antismog, antibatteriche, autopulenti, autoriparanti, idrorepellenti, isolanti, ecc., selezionate in funzione di specifici obiettivi tecnico-progettuali.

Autore: Domenico D'Olimpio
Pubblicato su Modulo 388/2014