Il tessuto bimodale

Un gruppo di ricercatori della Stanford University ha realizzato un tessuto con caratteristiche termiche asimmetriche sulle due superfici opposte, che raffredda o riscalda la pelle a seconda del lato che viene indossato

he cosa ne direste di un vestito double face caldo se indossato da un lato e fresco se indossato dall’altro? Sembra fantascienza, ma tra qualche anno potrebbe essere disponibile sul mercato, grazie a un nuovo tessuto nanostrutturato descritto sulle pagine di “Science Advances” da Po-Chun Hsu e colleghi della Stanford University.

Mantenere costante la temperatura è una delle necessità di base del corpo umano. È cruciale per molte funzioni dell’organismo, ed è frutto di un sottile equilibrio di numerose variabili, quali il tasso metabolico, la circolazione sanguigna, la sudorazione, la piloerezione – detta comunemente pelle d’oca – il tremore e così via. Quando l’organismo non riesce a mantenere la propria temperatura può andare incontro a ipotermia, potenzialmente con gravi conseguenze per la sopravvivenza.
Ma anche in condizioni non estreme, il confort termico è un fattore in grado d’influenzare il benessere e la produttività lavorativa delle persone, e quindi in ultima istanza l’economia: basti pensare che negli Stati Uniti il controllo della temperatura negli ambienti chiusi rende conto del 12 per cento del consumo complessivo di energia.
Senza riscaldamento e condizionamento degli ambienti chiusi, i vestiti sono l’unico modo per controllare la temperatura corporea. Ma i tessuti attuali hanno un limitato intervallo d’isolamento termico, che spesso non riesce a compensare le oscillazioni di temperatura dovute per esempio alla variabilità del meteo in una stessa giornata.
Ma c’è un aspetto della termodinamica fisiologica in cui può intervenire l’alta tecnologia: il fatto che tutti i corpi caldi emettono radiazione infrarossa, e il corpo umano non fa eccezione. Recentemente alcuni laboratori hanno sviluppato la “gestione termica personale”, una tecnica che consiste nel riscaldare e raffreddare i tessuti indossati, in modo da mantenere entro un ampio range di temperature ambientali il confort termico del soggetto, sfruttando il controllo della radiazione infrarossa del corpo.
I ricercatori di Stanford hanno realizzato qualcosa di simile: un tessuto “bimodale” che può determinare sia il riscaldamento sia il raffreddamento del corpo senza ricevere input di energia dall’esterno.
Si tratta in sintesi di un materiale polietilenico nanoporoso con un emettitore a doppio strato al suo interno: il polietilene ha la funzione di controllare la vicinanza dell’emettitore alla pelle, mentre l’emettitore ha il compito di controllare la quantità di calore del corpo che dev’essere dispersa verso l’esterno. Il dato fondamentale è che l’emettitore è asimmetrico sulle due facce opposte: posto su un lato, rivolge verso l’esterno uno strato rivestito di carbonio ad alta emissività termica, e quindi raffredda la pelle; sul lato opposto, il tessuto rivolge verso l’esterno lo strato a bassa emissività termica, e quindi riscalda la pelle.
Il nuovo tessuto ha dimostrato di espandere la zona di confort termico della pelle di 6,5°C rispetto a un tessuto convenzionale, ma secondo i calcoli potrebbe arrivare a 14,7°C con opportuni perfezionamenti.

Rappresentazione artistica del tessuto bimodale: tra i due strati esterni polietilenici nanostrutturati si può notare l’emettitore in rosso (Credit: Hsu et al., Sci. Adv. 2017;3: e1700895)