Che cos’è il legno superblack?   

Alla fine dello scorso anno, undici ricercatori hanno firmato una pubblicazione sulla prestigiosa rivista scientifica Nature che si intitola “Wood-based superblack”. In questa ricerca – che si può leggere per intero qui – viene illustrata una strategia top-down per sviluppare, a partire dal legno, un materiale superblack, ovvero con una riflettanza alla luce prossima allo zero. Queste tipologie di materiali sono molto ricercate in alcuni settori – soprattutto per la fabbricazione di laser, ottiche, strumenti di precisione – poiché hanno prestazioni altissime in relazione alla luce, ma sono complesse da reperire o realizzare; i principali materiali superblack, oggi, vengono realizzati a partire da matrici di nanotubi di carbonio, dando origine, per esempio, al Vantablack, un tipo di finitura superficiale in cui il quasi totale assorbimento della luce è dato da dei Vertically Alligned Nanotube Arrays – da cui il nome.  

La ricerca sul superblack wood è un’importante punto di svolta nel mondo dei materiali modificati poiché per la prima volta suggerisce un sostituto bio-based a questa tecnologia, che viene applicata specialmente nel settore dei dispositivi ottici. La delignificazione prima e la carbonizzazione del legno a 1500 °C poi, fanno sì che le cellule del legno formino strutture di microfibre allineate verticalmente che portano il coefficiente di riflettanza sotto allo 0,36% a prescindere dall’angolo di incidenza della luce. 

Questa nuova possibilità tecnologica apre a sua volta scenari di applicazione finora inesplorati: nel mondo naturale esistono esempi di superfici che si comportano in maniera simile e hanno funzioni mimetiche e di termoregolazione, oltre che di miglioramento della visibilità e dell’aposematismo, grazie alla capacità di assorbire il 99,9% della luce: i piumaggi di alcuni uccelli li permettono di muoversi tra i passaggi di luce ed ombra nascondendosi dai predatori, i pattern sulle ali di alcune farfalle hanno il nero che svanisce così tanto da permettere loro di “raffigurare” altre immagini tramite gli altri colori, e persino la pelle di alcuni pesci, come l’Idiacanthus antrostomus, sono in grado di assorbire così tanta luce da far sì che possano visivamente scomparire del tutto agli occhi dei predatori nelle profondità oceaniche.

Leggi anche “Dove i designer si specializzano per immaginare il futuro”.

“Supernere” sono anche alcune delle più celebri opere di Anish Kapoor, la cui finitura superficiale è, infatti, in Vantablack; sono così nere da essere più nere dei primi esperimenti artistici fatti dall’artista belga Frederik De Wilde con il super black della NASA.  
Così, come spesso accade, sono sperimentazioni avanguardistiche ad alta tecnologia e coraggiose letture dei codici linguistici da parte dell’arte, a suggerire scenari di progresso che presto potrebbero rivelarsi soluzioni di efficienza, ottimizzazione e miglioramento anche in settori meno specialistici – basti pensare ai possibili risvolti della funzione termoregolatrice di queste superfici o alle loro proprietà antiriflettenti. Il fatto che questo team di ricerca abbia scoperto come anche dal legno si possa ricavare un materiale in grado di assorbire la luce per il 99,65% sfruttandone le caratteristiche intrinseche e la struttura cellulare, dimostra come spesso le alte tecnologie, semplificandosi e migliorandosi – anche in ottica di sostenibilità – possano entrare in maniera pervasiva in mercati e contesti più quotidiani e familiari.

La ricerca “Wood based superblack” spiega il processo di ottenimento del materiale superblack a partire dal legno, sfruttandone proprio la struttura cellulare, allineata verticalmente e formata come un assemblaggio gerarchico di microfibrille di cellulosa elementari. Utilizzando semplici metodi di decostruzione, la struttura tubolare nel legno viene convertita in matrici di microfibre che rafforzano molteplici riflessioni della luce interna e riducono la retrodiffusione. Nel contesto dei materiali superblack, si propone che il legno apporti prospettive positive per quanto riguarda la sostenibilità e l’impronta di carbonio rispetto alle attuali tecnologie di gestione della luce basate su metalli o precursori sintetici. Questo approccio di modificazione top-down inizia, difatti, con la delignificazione del legno, per isolare le microfibrille di cellulosa nelle pareti cellulari, seguita dalla carbonizzazione. La strategia principale si basa sulla manipolazione dell’assemblaggio delle microfibrille di cellulosa attraverso la parete cellulare in modo che si scolleghino e si dividano durante la carbonizzazione, ma in una misura tale da mantenere un elevato livello di integrità meccanica. Questo processo genera una matrice di microfibre allineate verticalmente che si trova in una scala dimensionale sub-lunghezza d’onda, raggiungendo una riflettanza della luce di meno dello 0,4%: un ordine di grandezza inferiore a quella del legno semplicemente carbonizzato.

Zhao, B., Shi, X., Khakalo, S. et al. Wood-based superblack. Nat Commun 14, 7875 (2023).