Film innovativo in nanocellulosa: efficienza e sostenibilità
Un gruppo di ricercatori internazionali ha sviluppato un film in nanocellulosa che promette di rivoluzionare due settori fondamentali: il fotovoltaico e il packaging. Questo materiale sostenibile si distingue per la sua straordinaria trasparenza e la capacità di regolare la diffusione della luce, rendendolo ideale per applicazioni avanzate.In particolare, il film raggiunge una trasmittanza superiore all’80% a 550 nm, il che rappresenta un passo significativo nell’ottimizzazione della gestione della luce.
Cos’è la nanocellulosa?
La nanocellulosa è un materiale derivato dalla cellulosa, lavorato a livello nanometrico e ricavato da fonti naturali come piante, alghe e batteri. Questa sua origine naturale garantisce non solo prestazioni elevate, ma anche caratteristiche ecologiche e biodegradabili, in linea con le necessità di un futuro più sostenibile.
Dalla teoria alla pratica: applicazioni nel packaging e fotovoltaico
Nell’ambito del packaging,le esigenze principali riguardano la resistenza meccanica e la capacità di fungere da barriera contro umidità e gas,dove la trasparenza è un fattore secondario. Al contrario, per l’industria fotovoltaica è essenziale disporre di materiali ad alta trasparenza accompagnati da superfici lisce e resistenza all’acqua, per garantire prestazioni ottimali.
Per realizzare queste caratteristiche, i ricercatori hanno combinato due forme di nanocellulosa: i cristalli nanocellulosici (CNC) e le nanofibrille di cellulosa (CNF), sperimentando diverse proporzioni (da 100:0 a 0:100).È stata poi introdotta la montmorillonite (MTM), un nanoclay che ha contribuito a migliorare determinate proprietà del materiale, come la protezione dai raggi UV e la resistenza al rigonfiamento.
Processo di produzione e caratteristiche dei film
la produzione del film è avvenuta mediante la tecnica di solvent casting, che consiste nel mescolare i componenti in sospensione e asciugarli a temperatura ambiente, seguita da un’ulteriore fase di asciugatura a 150°C per migliorare la stabilità. Questo processo ha permesso di ottenere superfici lisce e prive di imperfezioni, necessarie per analisi successive.
I film sviluppati sono stati sottoposti a test rigorosi per valutare le proprietà fisiche, meccaniche e ottiche, inclusi la resistenza all’acqua e la stabilità cromatica in condizioni di luce artificiale. I risultati ottenuti hanno dimostrato che i film privi di montmorillonite (CNC:CNF) presentano prestazioni superiori in applicazioni optoelettroniche, grazie alla loro eccellente trasparenza (superiore all’80% a 550 nm) e una rugosità RMS di soli 17 nm per il rapporto CNC:CNF 100:0.
I film con montmorillonite,al contrario,hanno evidenziato maggiore resistenza al rigonfiamento (tra il 28% e il 53%) e una protezione efficace dai raggi UV fino a 250 nm,caratteristiche in grado di aumentare la loro durata nel tempo in applicazioni tecnologiche.
Regolazione della diffusione della luce
Un aspetto notevole è la capacità di questi film di regolare la diffusione della luce (haze), con valori che variano dal 5% al 60% a seconda della composizione, rendendoli particolarmente utili nel campo fotovoltaico, dove una gestione efficiente della luce può significativamente incrementare l’efficienza dei pannelli solari.
La ricerca pubblicata sull’International journal of Biological Macromolecules, dal titolo “Multifunctional nanocellulose hybrid films: From packaging to photovoltaics”, rappresenta un passo avanti significativo nell’uso di materiali sostenibili in tecnologie avanzate.
In un’epoca in cui la sostenibilità è diventata cruciale per il futuro del nostro pianeta, l’innovazione in materiali come la nanocellulosa non è solo promettente, ma necessaria.Come possiamo integrare ulteriormente queste soluzioni nella nostra vita quotidiana e nelle nostre industrie?