(Fondazione Università di Mantova, 27.4.2007) Massimiliano Nastri ...

1.2. Gli elementi di chiusura cromogenici
La disamina degli elementi di chiusura per l’applicazione ai sistemi di facciata considera la
spiegazione relativa ai procedimenti produttivi, ai caratteri funzionali e morfologici dei dispositivi
cromogenici, in grado di modificare le proprietà ottiche in funzione degli stimoli esterni.
Questa tipologia di elementi di chiusura (in generale, ancora riferita a impieghi di carattere sperimentale)
è definita dalla capacità di trasformazione delle qualità ottiche secondo le variazioni
termiche o luminose, quale adattamento dinamico alle condizioni ambientali esterne o quale
processo di attivazione in base alle esigenze ergonomiche negli spazi costruiti (15). A tale proposito,
lo studio esamina i dispositivi cromogenici:
• a controllo passivo e autoregolante, di tipo adattivo, nella forma di dispositivi fotocromici
(1.2.1) e di dispositivi termocromici e termotropici (1.2.2);
• a controllo attivo, o di tipo “attivabile” (switchable), nella forma di dispositivi a cristalli liquidi
(1.2.3) e di vetri elettrocromici (1.2.4).
1.2.1. I dispositivi fotocromici
Gli elementi di chiusura trasparenti integrati dai dispositivi fotocromici sono espressi dalla capacità
di cambiare le proprietà ottiche (alterando lo stato iniziale di trasparenza e di colore) durante
l’esposizione alla radiazione solare (soprattutto nel campo spettrale ultravioletto), in cui
assorbono energia, e ritornano alle condizioni originali al termine dell’esposizione. Questi dispositivi
si basano sul cambiamento cromatico reversibile di materiali intesi quali “sensibilizzatori
ottici” che, quando sollecitati dalla radiazione ultravioletta, diventano “agenti riducenti”
(ovvero diminuiscono la valenza positiva o la presenza di ossigeno nei composti dell’idrogeno
tramite l’aggiunta di elettroni): a esempio, nelle lastre di vetro che contengono rame e argento,
la presenza di “agenti riducenti” comporta che i metalli divengano “colloidali”, assorbendo alcuni
campi spettrali della radiazione luminosa incidente (16).
I dispositivi fotocromici, suddivisi in organici (quali idrocarburi aromatici) e inorganici, necessitano
della presenza di tracce di metalli pesanti per attivare il fenomeno di fotocromismo, in cui
si impiegano le proprietà di particolari composti (come gli alidi di argento, che contengono fluoro,
cloro, bromo e iodio). La produzione degli elementi di chiusura (che osserva difficoltà realizzative
a causa delle reazioni chimiche) e le conseguenze funzionali prevedono:
• l’aggiunta di sali di argento (alogenuri d’argento) e di composti metallici di fluoro, cloro,
bromo e iodio nella miscela vetrosa (in generale, una lastra a base di boro-silicio), tramite la
fusione (a temperatura T = 1.250÷1.450 °C) in cui avviene la formazione di cristalli (∅ = 15
nm) e il successivo trattamento termico. A livello funzionale, le basse forze di legame tra
l’argento e il cloro permettono la rottura dei cristalli, sfruttando l’energia contenuta nelle radiazioni
luminose (con lunghezza d’onda λ = 300÷400 nm): questo fenomeno determina
l’oscuramento del vetro, mentre, una volta cessata l’esposizione alla radiazione ultravioletta,
la ricombinazione molecolare inverte la reazione e permette la trasparenza del vetro alla luce;
• l’applicazione a substrati plastici, mediante trattamenti superficiali svolti da sostanze organiche,
che includono stereoisomeri e idrocarboni aromatici polinucleari. In questi composti, il
fenomeno di fotocromismo è associato a divisioni eterolitiche e omolitiche, o a processi di
isomerizzazione, per cui si verificano delle scissioni nei legami molecolari (in seguito
all’esposizione alla radiazione ultravioletta e visibile), con la conseguente formazione di microfori
nel campo spettrale del visibile: la riformazione delle catene molecolari avviene
quando termina l’esposizione alla radiazione luminosa, garantendo nuovamente la trasparenza
dei composti;
• il processo di “imbibizione” (imbibe), in cui i composti cromatici non fanno parte
dell’impasto del substrato, ma sono depositati mediante un trattamento superficiale di immersione
in un bagno chimico che produce le plastiche fotocromiche.
L’applicazione dei dispositivi fotocromici ai sistemi di facciata osserva:
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