Vernici intelligenti? Il segreto è nelle particelle janus

Vernici intelligenti? Il segreto è nelle particelle janus

La identifichiamo in edilizia come strato di finitura superficiale, un rivestimento, ma cosa è nel dettaglio una vernice? Essa, propriamente detta prodotto verniciante (PV), è: “una miscela di prodotti chimici che, applicata in più mani mediante una sequenza ben definita di operazioni, forma una pellicola solida dotata di resistenza meccanica e chimica tale da proteggere il supporto dall’aggressione degli agenti fisici e chimici presenti nell’ambiente e dotata di caratteristiche tali, per quanto riguarda il colore, l’aspetto, il tatto e l’uniformità, da mutare l’aspetto estetico del manufatto verniciato.”

L’importanza delle vernici è evidente dal contributo che esse danno alla protezione dei materiali, all’allungamento della vita e all’aspetto estetico di strutture quali edifici, impianti industriali, etc. Difficile trovare un materiale strutturale che non sia verniciato.

Per rendersi conto della rilevanza di tale ruolo basti pensare che la necessità di proteggere mediante verniciatura deriva dal fatto che la superficie di qualsiasi oggetto è vulnerabile a causa dell’azione aggressiva di molti agenti chimici e fisici presenti in natura o prodotti artificialmente.

Le radiazioni solari, l’acqua nelle sue varie forme (pioggia, neve, brina, nebbia, umidità, rugiada), l’anidride carbonica e così via, attaccano e distruggono più o meno rapidamente metalli, legno, e cemento, danneggiando comunque sensibilmente anche materiali molto resistenti come pietre, marmi, ceramiche.

Senza le vernici, perciò, quello che oggi è un patrimonio immenso, inestimabile, che appartiene all’umanità intera, fatto di case, edifici, musei, ospedali, scuole, tralicci, antenne ed un numero smisurato di manufatti industriali, sarebbe attaccato da ruggine e soggetto a degrado.

Cosa ha di speciale la particella bifronte?

Sostenibilità prima di tutto, significa agire concretamente attraverso comportamenti e fatti: sviluppare prodotti innovativi ecosostenibili. Ed è proprio in questa ottica che ci si sta muovendo nel mondo dei rivestimenti, e nello specifico delle vernici. In particolare, un team di ricercatori della Binghamton University, ha sviluppato un tipo di vernice rispettosa dell’ambiente. L’elemento chiave di una vernice innovativa è la “particella Janus”: particella con dimensioni micro-nanometrica che presenta funzioni chimiche o polarità diverse alle sue estremità, dando così luogo ad un comportamento asimmetrico.

Queste nanoparticelle potrebbero essere utilizzate per vernici e rivestimenti, per migliorarne le prestazioni: basti pensare che si potrebbe avere una “protezione” con un lato che attrae l’acqua e con un lato che la repelle!

Lo studio è stato pubblicato su Materials Horizons. I ricercatori hanno in particolare mescolato particelle Janus idrofile/idrofobe con alcuni rivestimenti fluidi disponibili in commercio.

Giusto per fare chiarezza ecco le definizioni di questi due termini:

  • idrofilo: prodotto che ha la tendenza ad unirsi all’acqua, diventando poi solubile in questo composto;
  • idrofobo: prodotto che non ha affinità con l’acqua e pertanto è insolubile in acqua (es. grasso, olio).

Il risultato è stato una vernice il cui lato idrofilo fa aderire meglio la stessa vernice ai rivestimenti mentre il lato idrofobo, rivolto verso la superficie, rende quest’ultima idrorepellente. Risultato sorprendente, che esalta la funzione di protezione che dovrà assolvere un rivestimento!

Inoltre i ricercatori hanno notato che le stesse particelle si auto stratificano in maniera molto più rapida, cosa che non hanno ben compreso: “Spero che comprendendo appieno i principi dell’auto-stratificazione delle particelle Janus, saremo in grado di progettare materiali di rivestimento intelligenti di prossima generazione più rispettosi dell’ambiente con proprietà migliori”, spiega Shan Jiang, un ricercatore dell’Università Statale dell’Ohio che ha partecipato alla ricerca.

Fig. 1 – Diagramma schematico e viste di una struttura di rivestimento formata per auto-stratificazione di particelle Janus mescolate con particelle leganti [Fonte: Self-stratification of amphiphilic Janus particles atcoating surfaces]

Sicuramente sarà un prodotto studiato nell’ottica della sostenibilità: quella che ha riflessi sull’ambiente e sulla salute: uno slancio sostenibile per le vernici per edilizia e costruzioni!

Si tratta ancora di una vernice allo stato embrionale, che dovrebbe essere ancora studiata, verificata e garantita. Ovviamente bisognerebbe verificare che il comportamento di un prodotto verniciante “intelligente” così fatto si mantenga invariato per un tempo ragionevole.

Un rivestimento di questo tipo potrebbe garantire una qualità ed una durabilità non indifferente sia dal punto di vista delle prestazioni, dell’intensità ma anche della durata delle sue funzioni, relativamente al manufatto verso il quale il prodotto le esercita, e per gli scopi a cui è destinato (idoneità del prodotto allo scopo).

Stiamo constatando che le innovazioni per questo settore abbracciano l’etica secondo cui “ogni piccola azione è utile”. Offrono un supporto al fine di rendere gli ambienti urbani più sostenibili e più belli e di riuscire a gestire la rapida urbanizzazione globale. Sia che si tratti di produrre in modo più efficiente e con meno risorse la vernice risulta essere un enorme mezzo da costruzione, che permette di rendere belli e duraturi, gli edifici anche solo dopo una sola mano.

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Fonti:

  • Self-stratification of amphiphilic Janus particles at coating surfaces (Mater. Horiz., 2020, 7, 2047) – di Yifan Li, Fei Liu, Shensheng Chen, Ayuna Tsyrenova, Kyle Miller, Emily Olson, Rebecca Mort, Devin Palm, Chunhui Xiang, Xin Yong and Shan Jiang.
  • Macromolecole: scienza e tecnologia, Vol I , Pacini Editori, Dott. A. Bigogno, Prof. A. Priola, Dott. F. Balestrazzi, Dott. A. Iacono.
  • http://www.osservatoriochimico.it
  • Brock, Groteklaes, Mischie, “European Coating Handbook” Ed. Ulrich Zorll
  • A.R. Marrion “The Chemistry and Physics of Coatings “ Ed. RCS.

Luisa Daraio è un Ingegnere Edile abilitato alla professione, Tecnico Competente in Acustica Ambientale e Coordinatore per la sicurezza CSP e CSE. Da sempre interessata al mondo delle costruzioni, ha iniziato il suo percorso lavorativo già durante l’università, collaborando, in maniera continuativa, con uno studio tecnico. Laureata alla Facoltà di Ingegneria della Federico II di Napoli, dal 2017 ha sviluppato conoscenze e competenze nel settore BIM, infrastrutture per le telecomunicazioni e progettazioni impiantistica e sostenibile. Dal 2019 è iscritta nell’ENTECA (Elenco Nazionale dei Tecnici Competenti in Acustica Ambientali).

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