Isolante

Isolante Termine usato per indicare qualunque materiale che offra un’elevata resistenza al passaggio di calore o di cariche elettriche; nel primo caso si parla di isolante termico, nel secondo di isolante elettrico.

Benché in natura non esista un isolante elettrico perfetto, cioè una sostanza che non si lasci assolutamente attraversare da cariche elettriche, sono generalmente considerati ottimi isolanti materiali come le materie plastiche, il vetro o la porcellana, che offrono alla corrente una resistenza che è in media 2,5 × 10²⁴ volte maggiore di quella dei buoni conduttori, quali ad esempio il rame e l’argento.

La scelta di uno specifico materiale isolante è tuttavia determinata dalla sua applicazione: polietilene (PE) e polistirene sono usati nel campo dell’alta frequenza; il mylar trova impiego nei condensatori elettrici; plastica, smalto e porcellana sono invece utilizzati per isolare i fili elettrici. È comunque sempre necessario tenere in considerazione anche la massima temperatura a cui il materiale può essere sottoposto, nonché le condizioni meccaniche o chimiche a cui deve resistere: ad esempio, il Teflon® viene usato nel campo delle alte temperature, da 175 °C a 230 °C; il nylon quando è necessaria un’ottima resistenza all’abrasione; neoprene, gomma siliconica, poliesteri epossidici e poliuretani sono invece utilizzati per garantire una adeguata protezione dagli agenti chimici e dall’umidità.

Gli isolanti termici vengono usati per impedire il flusso di calore tra corpi, o regioni di uno stesso corpo, che si trovano a temperature diverse.

Poiché la propagazione del calore può avvenire secondo tre modalità diverse (conduzione, convezione e irraggiamento), la scelta del metodo e del materiale per garantire un adeguato isolamento termico deve essere condotta analizzando le caratteristiche del sistema in oggetto e le esigenze specifiche del caso. La conduzione e la convezione sono praticamente nulle nel vuoto, mentre l’irraggiamento può essere ridotto utilizzando superfici riflettenti; perciò per minimizzare il riscaldamento solare sui tetti si usano in genere sottili fogli di alluminio e metalli riflettenti; i thermos, o i vasi di Dewar (vedi Criogenia), garantiscono invece un buon isolamento termico grazie a un’intercapedine in cui è praticato il vuoto, con le facce interne rivestite da uno strato di argento o alluminio.

L’aria offre una resistenza alla conduzione del calore circa 15.000 volte maggiore dell’argento e circa 30 volte maggiore del vetro; pertanto, i materiali tipici da isolamento sono non metallici e piuttosto porosi. Vengono abitualmente utilizzati: carbonato di magnesio, sughero, feltro, cotone in strati, lana di vetro o di roccia, farina fossile; in passato era molto usato anche l’amianto, che è stato riconosciuto dannoso per la salute e quindi vietato in molti paesi.

Recentemente è stata sviluppata la tecnica del superisolamento, usata soprattutto nelle tecnologie spaziali, dove è necessario garantire una protezione pressoché totale in condizioni di temperature esterne molto basse. I tessuti superisolanti sono costituiti da strati multipli di mylar alluminato, ciascuno spesso circa 0,005 cm, separati da sottili intercapedini.