Dalle perovskiti ai dispositivi
termo-elettrocromici: la nuova frontiera dei materiali intelligenti
sviluppata dal Cnr-Nanotec e dall’ENS Paris-Saclay
Un materiale capace di cambiare colore proprio come un camaleonte, rispondendo a calore ed elettricità, e pronto ad aprire la strada a finestre intelligenti, schermi adattivi
e dispositivi ottici sostenibili. È questo l’innovativo risultato
ottenuto da un team italo-francese composto dai ricercatori del Cnr-Nanotec di Lecce e dell’ENS Paris-Saclay, che hanno sviluppato un gel basato su perovskiti bidimensionali integrate in una matrice polimerica.
Il nuovo materiale, descritto in uno studio pubblicato sulla rivista Nano Energy,
nasce da progetti europei e italiani dedicati alla transizione
sostenibile, ai materiali avanzati e alla robotica medicale. La sua
forza sta nella modularità,
ovvero nella possibilità di personalizzare le proprietà ottiche e
funzionali variando semplicemente la composizione dei suoi componenti.
Una tecnologia modulare: il gel che regola luce, colore e temperatura
“Il cuore dell’innovazione risiede in un approccio modulare, paragonabile a un gioco di costruzioni”, spiega Vincenzo Maiorano, dirigente tecnologo del Cnr-Nanotec e coordinatore dello studio.
Variando le proporzioni tra il copolimero e le perovskiti è possibile regolare con precisione:
Il risultato è un gel multifunzionale che agisce sia come elettrolita sia come materiale cromogenico, capace di operare all’interno di dispositivi termo-elettrocromici (TECD). Questi strumenti forniscono quattro stati ottici differenti, modulati dalla combinazione tra calore e tensione applicata.
Prestazioni elevate: dal 75% di modulazione luminosa alla risposta in pochi secondi
Il dispositivo “camaleonte” mostra prestazioni particolarmente rilevanti per il settore dei dispositivi intelligenti:
• Modula fino al 75% della trasmittanza luminosa
La quantità di luce visibile che
attraversa il materiale può essere regolata in modo ampio ed efficiente.
Si tratta di uno dei valori più alti mai registrati per dispositivi di
questo tipo.
• Cambia colore in meno di un minuto
Il passaggio da uno stato trasparente a uno colorato avviene in meno di 60 secondi, mentre il ritorno allo stato iniziale richiede solo pochi secondi, garantendo una reattività ideale per schermi e superfici adattive.
• È stabile, reversibile e resistente al calore
Il gel mantiene la propria efficienza anche dopo cicli ripetuti e a temperature elevate fino a 80°C, un parametro essenziale per l’integrazione in applicazioni reali come edifici, pannelli solari e tecnologia wearable.
Verso dispositivi ancora più sostenibili e applicabili nella vita quotidiana
Il team di ricerca non si ferma al traguardo già raggiunto.
“Il nostro obiettivo è ridurre
ulteriormente la temperatura di transizione cromatica e introdurre
nuovi materiali 2D più sostenibili”, sottolinea Marco Pugliese, tecnologo Cnr-Nanotec e co-autore dello studio.
Ridurre la temperatura di
attivazione significa garantire dispositivi in grado di reagire con
maggiore efficienza e a condizioni ambientali ancora più comuni,
favorendo applicazioni come:
-
finestre che si oscurano automaticamente per migliorare l’efficienza energetica degli edifici,
-
display adattivi a basso consumo,
-
interfacce robotiche e medicali sensibili ai cambiamenti termici,
-
sistemi ottici intelligenti per la gestione della privacy o della luminosità ambientale.
Un approccio modulare alla scienza dei materiali: verso un’elettronica del futuro più flessibile
Per il direttore del Cnr-Nanotec, Fabrizio Illuminati, questo lavoro rappresenta molto più di una semplice innovazione tecnica:
“Abbiamo dimostrato che è
possibile costruire dispositivi multifunzionali, efficienti e
personalizzabili, pronti per le sfide della transizione energetica e
dell’elettronica del futuro. L’approccio modulare può generare soluzioni
flessibili e sostenibili, con impatti reali sulla vita quotidiana”.
La ricerca apre infatti la porta a
materiali “programmabili”, capaci di adattarsi e modificarsi in base
all’ambiente, contribuendo in modo significativo alla riduzione dei
consumi energetici e allo sviluppo di tecnologie responsabili.