Questo nuovo materiale cattura, immagazzina e converte l’energia solare in elettricità in un’unica struttura. I suoi vantaggi rispetto ai pannelli solari sono evidenti. Un team di ricercatori cinesi ha sviluppato un tipo di legno in grado di generare energia solare anche in assenza di luce, secondo uno studio pubblicato su Advanced Energy Materials. Questo materiale innovativo integracattura, accumulo e conversione energetica in un’unica struttura. La proposta rappresenta un cambiamento significativo nel campo dell’energia solare, tradizionalmente limitata dalla sua diretta dipendenza dalla radiazione solare. A differenza dei sistemi convenzionali, che combinano più strati e generano perdite energetiche, questa nuova soluzione trasforma il legno modificato in un sistema autosufficiente.
Il progresso si basa sulla riprogettazione della struttura interna del legno di balsa su scala nanometrica. Questo materiale, noto per la sua leggerezza, presenta canali microscopici allineati che facilitano sia la conduzione del calore che l’integrazione di componenti funzionali al suo interno.
Ingegneria avanzata nella struttura del legno
Per ottenere questo comportamento, gli scienziati hanno prima eliminato la lignina, il componente che conferisce rigidità e colore al legno. Questo processo ha aumentato la sua porosità fino a superare il 93%, trasformandolo in una rete altamente reattiva in grado di ospitare nuovi materiali.
Successivamente, le pareti interne di questi canali sono state rivestite con fosforeno nero, un materiale con un’elevata capacità di assorbimento della luce a diverse lunghezze d’onda. Questa scelta ha permesso di massimizzare la conversione della radiazione solare in calore, sebbene presentasse un problema fondamentale: la sua degradazione a contatto con l’aria.
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Per risolverlo, i ricercatori hanno applicato uno strato protettivo a base di acido tannico e ioni di ferro, creando una rete che funge da scudo contro l’ossidazione. Come spiegano gli autori, “Il nostro lavoro presenta una piattaforma basata sul legno, scalabile e rispettosa dell’ambiente, per la cattura avanzata di energia solare termica”.
Accumulo termico e generazione di elettricità
Il sistema è completato dall’aggiunta di nanoparticelle d’argento, che intensificano l’assorbimento della luce, e da una modifica superficiale che conferisce proprietà idrofobiche estreme. Il risultato è un materiale con un angolo di contatto di 153°, che impedisce all’acqua di aderire alla sua superficie. All’interno della struttura viene introdotto l’acido stearico, un composto in grado di immagazzinare energia termica quando si scioglie e di rilasciarla quando si solidifica. Questo meccanismo permette di mantenere una differenza di temperatura sufficiente per alimentare un generatore termoelettrico anche quando la fonte di luce scompare.
I test effettuati dimostrano che questo materiale raggiunge un’efficienza di conversione del 91,27% e può generare fino a 0,65 volt in condizioni standard di irraggiamento solare. Inoltre, mantiene le sue prestazioni dopo oltre 100 cicli termici, il che rafforza la sua fattibilità come soluzione energetica sostenibile.
Applicazioni e sfide future
Oltre alla generazione di energia, questo legno intelligente presenta proprietà aggiuntive quali resistenza al fuoco, capacità antimicrobica e durata in condizioni ambientali avverse. Queste caratteristiche ampliano il suo potenziale in settori quali l’edilizia o l’elettronica.
Tuttavia, gli stessi ricercatori avvertono chela prossima sfida sarà quella di aumentare la produzione e garantire prestazioni stabili nelle applicazioni reali. Se questa sfida verrà superata, questo sviluppo potrebbe segnare l’inizio di una nuova generazione di materiali in grado di catturare, immagazzinare e gestire l’energia in modo autonomo.
