Materiali isolanti: termici, acustici ed elettrici. Quali sono? Come funzionano? Tipologie e caratteristiche.

Cosa sono i materiali isolanti e come funzionano?

I materiali isolanti sono quei materiali che impediscono, o quantomeno minimizzano, il trasferimento di:

I materiali utilizzati per raggiungere tali scopi vengono detti rispettivamente: isolanti termici, isolanti acustici ed isolati elettrici. Analizziamoli nel dettaglio.

Isolanti termici: caratteristiche e tipologie.

L'isolasmento termico utilizza  materiali che minimizzano il passaggio di energia termica tra due corpi in contatto tra loro ed a temperatura diverse. In accordo con i 2 principi della termodinamica, infatti, se si considerano due corpi t1 e t2 con t1>t2, il calore si trasferirà spontaneamente dal corpo a temperatura t1 a quello a temperatura t2 e mai al contrario.

Il parametro che ci guida nella scelta di un tale materiale è la conducibilità termica λ (il rapporto tra la quantità di calore che attraversa la sua unità di superficie e la differenza di temperatura tra i due corpi). Per minimizzare perciò il flusso di calore occorrerà scegliere un materiale che ha un basso valore di λ e che perciò si lascerà attraversare con difficoltà dal flusso di energia termica. Se il materiale non è omogeneo, ma è costituito da vari strati di differenti materiali, anzicché λ si considererà il coefficiente di trasmissione termica complessiva U che dipenderà dai valori di λ dei singoli componenti e dai loro spessori. Ovviamente U sarà tanto più basso quanto più bassi risulteranno i valori di λ dei vari componenti e quanto più elevati risulteranno i loro spessori.

Approfondisci le tecniche per realizzare l'isolamento termico.

Tipologie di isolanti termici.

Sono in uso vari criteri per classificare i materiali con buone caratteristiche di isolamento termico. Nel seguito riportiamo la classificazione effettuata col criterio più utilizzato ossia in funzione della loro natura. Secondo detto criterio avremo isolanti termici minerali, vegetali, animali e sintetici.

Isolanti minerali. Sono composti inorganici solidi presenti in natura come costituenti della crosta terrestre da cui si estraggono attraverso miniere. I più comuni sono:

Materiali isolanti vegetali. Provengono da vegetali e come tali sono composti organici i più comuni sono:

Isolanti di origine animale. Sono materassini costituiti da peli di animali o piume di uccelli e precisamente:

Isolanti sintetici. Sono ottenuti come sotto prodotti dell’industria petrolifera. I principali sono:

Isolanti acustici: tipologie e caratteristiche.

L’isolamento acustico è una tecnica che permette di impedire o quantomeno minimizzare la propagazione dell’energia sonora tra due ambienti interponendo tra essi un materiale con opportune caratteristiche.

Il parametro che quantifica la capacità di un materiale omogeneo di impedire la propagazione di energia sonora è il coefficiente di trasmissione della potenza sonora t. Questo è fornito dalla formula:

t=17500/M2f2 dove M è la massa della barriera o parete ed f è la frequenza dell’onda sonora.

Approfondisci  come isolare acusticamente pareti, soffitto e pavimento.












Gli isolanti acustici, detti materiali fonoassorbenti, trasformano l’energia sonora in un’altro tipo di energia e sono ovviamente caratterizzati da bassi valori di t, ma poiché t varia al variare della frequenza dell’onda sonora i valori di t non sono gli stessi per tutte le frequenze sonore e quindi un materiale per avere buone caratteristiche di isolante acustico dovrà avere bassi valori di t nel campo di frequenze percepibili dall’orecchio umano.

Altra caratteristica, che una parete fonoassorbente dovrà possedere, è una bassa riverberazione. Dove la riverberazione è la riflessione dell’onda sonora incidente sulla parete divisoria.

Gli isolanti acustici detti materiali fonoisolanti hanno la capacità di riflettere l’energia acustica che ricevono, capacità che aumenta all’aumentare della massa del materiale e all’aumentare della frequenza dell’onda sonora incidente.

I materiali fonoassorbenti vengono utilizzati per limitare la riflessione del suono in una stanza e migliorare, quindi, la qualità di ascolto, mentre per ottenere un buon isolamento acustico di una stanza vengono utilizzati materiali fonoassorbenti e fonoisolanti insieme.

I materiali fonoassorbenti più comuni sono i materiali isolanti porosi. Sono materiali in cui l’onda sonora che incide si dissipa al loro interno per fenomeno di attrito viscoso che trasforma la potenza sonora in calore. Sono i più comuni e quelli più utilizzati in edilizia. Condizione favorita anche dall’evenienza di essere anche dei buoni isolanti termici. In tal modo con un unico materiale si riesce risolvere due problemi. I materiali fonoassorbenti porosi utilizzati sono di due tipi:

I materiali fonoisolanti più comuni sono:

Isolanti elettrici.

L’isolamento elettrico è costituito dall’insieme delle tecniche che impediscono la circolazione di corrente tra due punti che si trovano ad un potenziale differente e quindi sottoposti ad una tensione

L’isolamento elettrico si realizza interponendo tra i due punti un isolante elettrico o dielettrico.

Questi sono materiali in cui gli elettroni, sotto l’azione del campo elettrico prodotto dalla differenza di potenza, non riescono a passare nella banda di conduzione e perciò non consentono passaggio di corrente.

Il parametro che rende conto di tale attitudine è la costante dielettrica ε. Solitamente si preferisce utilizzare la costante dielettrica relativa εr che è la costante dielettrica del materiale ε paragonata a quella del vuoto ε0. E quindi εr= ε/ ε0.

Gli isolanti elettrici sono quindi materiali con bassi valori di εr.

Gli isolanti elettrici più comuni sono:

Informazioni Sugli Autori: Dottor Giuseppe Travaglione

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