Quando penso a una costruzione edile, uno dei miei pensieri va alle finestre di vetro, punto debole delle costruzioni edili.

In questo articolo voglio continuare un argomento già trattato, l’involucro cromogenici. Più in specifico voglio approfondire il tema del funzionamento dei vetri cromogenici.

Nell’articolo: L’edilizia e l’involucri cromogenici termocromici introduco un tipo di vetro che probabilmente sostituirà in futuro i vetri convenzionale nelle costruzioni edili.

Già nel 1978 Richard Rogers affermò che “la casa, l’appartamenti deve diventare come l’animale camaleonte che si adatta”. A quasi trent’anni dalle parole dell’architetto londinese sono stati fatti notevoli progressi nel campo della produzione, lavorazione e applicazione del vetro in architettura. A oggi i vetri più innovativi sono quelli contenenti dispositivi cromogenici.

Il termine cromogenici è stato introdotto dagli studiosi Lambert e Granqvist al fine di designare la scienza che studia i materiali in grado di cambiare le proprie caratteristiche ottiche in risposta ad uno stimolo esterno. Nel campo dell’edilizia l’utilizzo di queste tecnologie consente di realizzare involucri trasparenti a prestazioni variabili, smart window, che rispondono sia ad esigenze materiali di tipo qualitativo-ambientale sia al bisogno simbolico dell’architettura di rappresentare, attraverso segni concreti, l’eterogeneità dei cambiamenti contemporanei.

L’edilizia e l’involucri cromogenici termocromici molte volte non ci rendiamo conto ma la finestra risulta ormai un punto debole dell’edificio e dobbiamo cercare di migliorare questo particolare costruttivo. Come persona, osservo con molto stupore a questo bel settore che si sta sviluppando in una fantastica professionalità.

Il nuovo vetro

Le caratteristiche di un materiale termocromico si trasforma attraverso una reazione chimica che è in grado di modificare l’equilibrio molecolare. Il comportamento termocromico si verifica mediante l’impiego di composti organici, inorganici e film di ossidi metallici, oppure attraverso gel polimerici. I composti termocromici organici e inorganici sono per lo più utilizzati per sistemi termocromici applicati nell’impiego della vita di tutti i giorni, quali ad esempio gli inchiostri termicamente reattivi (utilizzati ad esempio nell’oggettistica) e particolari tipologie di capi di abbigliamento in grado di automodificare il proprio assetto in relazione all’incidenza solare.

Per l’applicazione in architettura sono invece utilizzati più specificatamente i film di ossidi metallici e i gel polimerici che sono quelli, in fase di sperimentazione di laboratorio per poter essere immessi sul mercato. Si possono distinguere nella potenziale applicazione sugli involucri architettonici tre principali tipi di sistema termocromico:

-il sistema con ossidi metallici

-il sistema a separazione di fase

-il sistema con particelle fisse.

Il vetro e il sistema a ossidi

Al superamento di una temperatura critica, gli ossidi metallici passano dallo stato di semiconduttore (nel quale risulta trasparenti) allo stato mettalico (diventando riflettenti) Tra gli ossidi metallici il più utilizzato è il Biossido di Vanadio, che varia le proprie caratteristiche chimiche e ottiche superata una temperatura critica intorno ai 70° C. Per un corretto impiego in architettura sono in corso ricerche per abbassare questa soglia; recenti studi sono riusciti ad abbassare la temperatura di transazione a 30° C incorporando nel vanadio basse concentrazioni di tungsteno.

Il vetro e il sistema a separazione

Nel sistema a separazioni di fase due componenti base, dotati di differenti valori di rifrazione, sono miscelati a formare una soluzione trasparente. Al superamento di una temperatura critica, le due componenti si separano, causando la riflessione della luce assumendo una colorazione latiginosa. I problemi legati ai composti polimerici riguardano l’instabilità alla radiazione ultravioletta, che si manifesta con l’ingiallimento dei materiali, influenzandone le proprietà energetiche; il degrado per effetto dell’umidità e dell’ossigeno sui composti polimerici; la durabilità; la disomogenità durante il mutamento termocromico.

Il vetro e il sistema con particelle fisse

Nei vetri a sistema con particelle fisse le particelle che riflettono la luce sono immerse staticamente nella matrice polimerica. Alle basse temperature l’indice di rifrazione di queste particelle è assimilabile a quelle delle matrice polimerica nella quale sono immerse. Se l’indice di rifrazione delle particelle aumenta improvvisamente con la temperatura, si può raggiungere il cambiamento termotropico. Oltre la temperatura critica quindi, l’indice di rifrazione e il layer diventa opaco. Purtroppo l’indice di rifrazione alle basse temperature della matrice e delle particelle disperse sarà identico solo in un punto: ciò significa che dei problemi di opacità permangono anche allo stato trasparente. Devo ammettere che il settore del vetro sta crescendo e sarà la nuova era dell’edilizi, un settore complesso e molto costoso. Sono curioso di vedere questi grandi cambiamenti.