Sostituzione dell'isolamento in schiuma nei rivestimenti per catene del freddo a stratificazione pneumatica con fibra di aerogel

L'imbottitura standard in poliestere isola intrappolando aria ferma all'interno di una matrice di fibre, ma la conduttività termica della fibra stessa limita la possibilità di ridurre al minimo il trasferimento di calore. La schiuma di EPS raggiunge valori di isolamento migliori, ma è rigida, non conformabile e incompatibile con i processi di lavorazione dei tessuti non tessuti a deposizione d'aria. La sfida fondamentale è termodinamica: per isolare meglio, è necessario un materiale la cui conduttività termica sia inferiore a quella dell'aria ferma (0.026 W/m·K). Per decenni, questo è stato considerato impossibile per un materiale di imbottitura flessibile e lavorabile. L'aerogel ha cambiato le carte in tavola. Con oltre il 90% del suo volume composto da sacche d'aria intrappolate su scala nanometrica (10-30 nanometri), l'aerogel raggiunge valori di conduttività termica che superano persino quelli dell'aria statica, diventando così il materiale isolante termico più performante conosciuto dalla scienza dei materiali.

L'aerogel di silice grezzo, pur essendo straordinariamente isolante, è fragile e non può essere lavorato con macchinari tessili o per tessuti non tessuti nella sua forma monolitica. ShowarmX risolve questo problema macinando l'aerogel di silice in una polvere finissima e incorporandolo direttamente nella fibra di poliestere durante il processo di filatura, creando una fibra che porta l'architettura nanoporosa dell'aerogel all'interno di una matrice di poliestere flessibile e resistente. La fibra di aerogel ShowarmX risultante raggiunge una conduttività termica di 0.017–0.020 W/m·K, inferiore a quella dell'aria statica, pur rimanendo pienamente compatibile con le linee di produzione di tessuti non tessuti a deposizione d'aria. La densità è di soli 0.003 g/cm³, il che rende ShowarmX uno dei materiali di riempimento isolanti più leggeri disponibili per applicazioni industriali nel settore dei tessuti non tessuti.

Le applicazioni dell'aerogel tessile sono più comunemente discusse nel contesto dell'abbigliamento invernale, dove serve a bloccare la dispersione di calore corporeo in ambienti freddi. L'isolamento per la catena del freddo funziona secondo lo stesso principio termodinamico, ma inverso: l'obiettivo è impedire al calore esterno di penetrare in un ambiente interno freddo, mantenendo una temperatura bassa e stabile il più a lungo possibile. La conduttività termica estremamente bassa di ShowarmX (≤0.02 W/m·K) si comporta simmetricamente in entrambe le direzioni, resistendo al trasferimento di calore indipendentemente dal lato più caldo. Per una fodera per la catena del freddo, ciò significa che uno strato di tessuto non tessuto in aerogel ShowarmX più sottile può mantenere basse temperature interne più a lungo rispetto a uno strato di riempimento in poliestere convenzionale, significativamente più spesso, riducendo sia il volume del materiale che il peso totale della spedizione.

La fibra di aerogel ShowarmX è disponibile nel formato a fibra cava (1.5D × 38 mm), la specifica standard per la produzione di tessuti non tessuti air-laid. Non sono necessarie modifiche alla linea di produzione, nuove sostanze chimiche di legame o riattrezzamenti. Le caratteristiche idrofobiche della fibra, ereditate dalla chimica superficiale dell'aerogel di silice, offrono un ulteriore vantaggio funzionale per le applicazioni nella catena del freddo: la resistenza all'umidità impedisce l'assorbimento di condensa all'interno della parete del rivestimento, che altrimenti comprometterebbe le prestazioni termiche nel tempo e aumenterebbe il peso durante il trasporto. Il risultato è uno strato isolante che mantiene costante il suo valore di resistenza termica per tutta la durata della spedizione, indipendentemente dalle condizioni di umidità negli ambienti di trasporto.