Creata la vernice più leggera del mondo: con 1,4 kg si copre un aereo di linea e dura per secoli

Gli scienziati hanno creato in laboratorio la vernice più leggera al mondo, potenzialmente in grado di rivoluzionare interi settori e combattere il riscaldamento globale. Le ragioni sono molteplici: si spazia dalle ridotte quantità necessarie per dipingere grandi oggetti, come ad esempio una casa o un aereo di linea, alla durata potenziale di secoli, passando per la capacità di respingere il calore fino alla natura sostenibile dei suoi composti. La vernice plasmonica, questo il suo nome, promette dunque un enorme risparmio energetico rispetto alle vernici tradizionali e un prezioso aiuto nel contrasto ai cambiamenti climatici. Al momento, tuttavia, si tratta solo di un prodotto sperimentale, ma ci sono concrete speranze che possa essere idoneo alla scala commerciale.

A mettere a punto la vernice plasmonica (o strutturale) è stato un team di ricerca internazionale guidato da scienziati statunitensi del NanoScience Technology Center dell'Università della Florida centrale, che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi dell'Istituto Nazionale di Astrofisica, Ottica ed Elettronica (INAOE) del Messico. I ricercatori, coordinati dal professor Debashis Chanda, docente presso il Dipartimento di Fisica dell'ateneo di Orlando, hanno sviluppato la nuova vernice ispirandosi ai colori vibranti e metallici sulle ali delle farfalle. Per crearla non hanno usato i pigmenti presenti nelle vernici tradizionali, la cui capacità di assorbimento della luce è legata alle proprietà elettroniche dei materiali impiegati, bensì nanoparticelle che danno vita al colore strutturale. In parole semplici, questo colore deriva dal modo in cui la luce “viene riflessa, diffusa o assorbita” dalle nanostrutture alla sua base, come spiegato dagli autori dello studio in un comunicato stampa.

“La gamma di colori e sfumature nel mondo naturale è sorprendente: da fiori colorati, uccelli e farfalle a creature sottomarine come pesci e cefalopodi. Il colore strutturale funge da meccanismo primario di generazione del colore in diverse specie estremamente vivide, in cui la disposizione geometrica di due materiali tipicamente incolori produce tutti i colori. Invece, con i pigmenti artificiali, sono necessarie nuove molecole per ogni colore presente”, ha dichiarato il professor Chanda. Per generare la vernice plasmonica gli scienziati si sono basati sulle nanoparticelle di due materiali incolori, l'alluminio e l'ossido di alluminio, in grado di dar vita a colori intensi, vivaci e brillanti con sottilissimi strati nanomerici. I diversi colori sono ottenuti attraverso un processo di evaporazione controllata a fascio di elettroni, modificando la pressione e la temperatura dei due materiali. La densità superficiale dello strato di colore ottenuto è di appena di 0,4 grammi per metro quadrato, dunque la vernice è leggerissima. Per fare un esempio pratico, il professor Chanda ha dichiarato che per dipingere un gigantesco aereo di linea Boeing 747 è sufficiente un barattolo da 1,4 chilogrammi di vernice plasmonica, contro gli oltre 450 chilogrammi di vernice tradizionale.

Tra i grandi vantaggi della vernice strutturale vi è anche la sua durata. Se infatti la vernice tradizionale sbiadisce nel corso del tempo a causa della perdita di capacità dei pigmenti di assorbire i fotoni, la vernice plasmonica – tenuta insieme con un legante commerciale – si basa solo su un principio fisico. Per questo potenzialmente può durare per secoli, secondo gli autori dello studio. Inoltre, grazie all'estrema capacità riflettente, che coinvolge l'intero spettro infrarosso, le superfici al di sotto dello strato di vernice restano più fredde di alcuni gradi rispetto a quelli verniciati in modo tradizionale, permettendo ad esempio di risparmiare sensibilmente con gli impianti di climatizzazione.

“Oltre il 10 percento dell'elettricità totale negli Stati Uniti è destinato all'utilizzo di condizionatori d'aria. La differenza di temperatura promessa dalla vernice plasmonica porterebbe a un notevole risparmio energetico. Usare meno elettricità per il raffreddamento ridurrebbe anche le emissioni di anidride carbonica, diminuendo il riscaldamento globale”, ha chiosato il professor Chanda. Inoltre questa vernice si basa su semplici ossidi e metalli, composti naturali decisamente più sostenibili dei pigmenti tradizionali, tipicamente tossici per l'ambiente, con la tendenza a sbiadire e instabili a causa degli agenti atmosferici.

Il processo di produzione della vernice plasmonica può essere potenzialmente eseguito a costi ridotti e su larga scala, per questo gli scienziati ritengono che possa realmente passare dall'ambito sperimentale e accademico a quello commerciale, con benefici enormi anche per l'ambiente. Va tuttavia progettata un'infrastruttura che sia in grado di competere con le grande industrie che producono continuamente centinaia di litri di vernici tradizionali. I dettagli della ricerca “Ultralight plasmonic structural color paint” sono stati pubblicati sulla rivista Science.