Ceramica e innovazione: le piastrelle funzionalizzate

L’uso della ceramica ha ormai raggiunto dei livelli tecnologicamente avanzati tanto da avere come unico limite la fantasia. Il futuro del settore che si sviluppa nei centri di ricerca, consiste nel fornire ai supporti ceramici delle funzionalità nuove e speciali, non solo strutturali ed estetiche: si prevede che nei prossimi anni, grazie alle tecniche di nanodeposizione, sarà possibile ottenere delle caratteristiche al momento impensabili.

Ecco affacciarsi anche sul mercato italiano una sfida al mondo dell’integrazione intelligente tra architettura e tecnologie.

La piastrella ceramica, materiale tradizionalmente da arredo degli ambienti residenziali, negli ultimi anni ha visto un’espansione dei suoi campi di impiego sia verso gli ambienti pubblici che l’arredo urbano. La produzione oggi è sempre più orientata alla possibilità di fornire ai prodotti caratteristiche in grado di stimolare un’interazione con l’uomo e con l’ambiente, slegando il materiale dal concetto di finitura intesa come semplice elemento ornamentale. L’innovazione di prodotto è un obiettivo prioritario da perseguire per l’industria italiana delle piastrelle di ceramica, al fine di rafforzare la competitività sia dei prodotti italiani rispetto ai paesi competitori.

MATERIALI NANOSTRUTTURATI
Questi materiali rendono possibile dei trattamenti superficiali innovativi realizzati con sostanze o processi diversi da quelli che costruiscono il supporto,  sia come particelle che come film sottili in modo da risultare stabilmente fissati ad esso, conferendo ai manufatti industriali, sulle cui superfici vengono deposti, prestazioni funzionali completamente innovative con elevato valore aggiunto. È così che nascono i materiali “funzionalizzati per sovrapposizione di strati”: in questa prospettiva, la funzionalizzazione della superficie si configura come un’implementazione delle caratteristiche del prodotto che ne accresce il potenziale mercato. Sono prodotti ad alte prestazioni incentrati sul potenziamento delle qualità e delle caratteristiche funzionali e prestazionali.

PIASTRELLE FUNZIONALIZZATE
Grazie alla sinergia tra ricerca avanzata ed avanguardia tecnologica, le piastrelle con superficie funzionalizzata sono state sviluppate per conferire nuove funzioni oltre a quelle intrinsecamente già possedute dal prodotto tradizionale. Sono ottenute tramite tecniche di deposizione di film  nanostrutturati direttamente sulla superficie delle piastrelle stesse, in sostituzione dello strato di smalto usualmente applicato. Sono piastrelle di ceramica capaci di nuove prestazioni e quindi con maggiore valore aggiunto. Sarà questo il futuro della ceramica?

1. Raccolta e trasformazione di energia
Sfruttare i rivestimenti ceramici come superfici per la produzione di energia rinnovabile: è questo il caso dell’integrazione del fotovoltaico nella ceramica delle piastrelle. La funzionalizzazione di superfici di materiali da costruzione con il deposito di strati fotovoltaici rappresenta ormai un importante settore di applicazione in grande fermento: l’effetto viene ottenuto applicando sulla superficie della piastrella uno strato fotovoltaico attivo, costituito da silicio amorfo. Il “Laboratorio sviluppo piastrelle con superficie funzionalizzata” del Centro Ceramico di Bologna, all’avanguardia nella ricerca e nella produzione di elementi in ceramica, partendo dalla tradizionale piastrella in ceramica ha sviluppato un prototipo di piastrella fotovoltaica in grès porcellanato finalizzata al rivestimento esterno di facciate ventilate. Il segnale elettrico prodotto è convogliato sul retro della piastrella tramite connettori inseriti in appositi fori creati sul corpo ceramico.
La realizzazione di impianti fotovoltaici integrati nei materiali per la realizzazione di coperture e pavimentazioni esterne consente di rendere il pannello fotovoltaico un componente del design architettonico dell’edificio che può essere utilizzato persino nelle aree di interesse storico.
Rivestendo le mura con la ceramica, un edificio interamente rivestito con simili piastrelle sarà in grado di produrre almeno il 30% dell’energia necessaria agli appartamenti in esso ospitati.

2. Proprietà fotocatalitiche e autopulenti
Nascono da un processo di fotocatalisi che consente una progressiva riduzione degli agenti inquinanti atmosferici. Producendo un effetto simile a quello della fotosintesi clorofilliana, ossia combinandosi con lo spettro dei raggi solari, il biossido di titanio TiO2, introdotto nella formulazione ceramica di partenza in quantità variabili, genera ossigeno attivo in grado di adsorbire e decomporre gli inquinanti presenti nell’atmosfera [idrocarburi, composti organici volatili (VOCs), ossidi di azoto ecc.] in composti non nocivi, e,  in presenza di pioggia, ne facilita lo scorrimento e l’eliminazione (autopulibilità) con indubbi vantaggi economici legati alla minore necessità di manutenzione.

3. Proprietà termo e fotocromatiche
Nanopolveri e pigmenti a cristalli liquidi termo-cromatici possono essere applicati in soluzione, tramite tecniche di sol-gel, per ottenere degli effetti fotocromatici in grado di cambiare colore al cambiare della temperatura e della luminosità: l’oggetto che contiene queste sostanze cambia colore in modo molto rapido se esposto alla luce solare, poi il colore scompare e ritorna reversibilmente a quello di base.

4. Proprietà antibatteriche
La piastrella che combatte i batteri, particolarmente adatta per piscine e cucine, si basa su dei trattamenti antimicrobici a base d’argento, la cui funzione come materiale antibatterico è nota sin dall’antichità, permettendo di arrestare o addirittura prevenire l’accrescimento dei batteri.

5. Aumento della resistenza al graffio e all’usura
Il procedimento si basa su trattamenti a base di ossido di alluminio, diossido di silicio, nitruro di titanio e nitruro di alluminio, impiegati soprattutto per aumentare la resistenza all’usura del substrato ceramico.

Articolo di Andrea Cantini

Per approfondimenti:
www.cencerbo.it
www.gambarelli.it
www.metcoitalia.com
www.idealstandard.it

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