A partire da una impiallacciatura di legno trattata e compressa, un gruppo di ricercatori ha messo a punto un nuovo isolante a base di cellulosa che batte la celebre carta Kraft
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I sistemi isolanti dei trasformatori di potenza
Sono componenti indispensabili nei moderni sistemi elettrici e offrono un’ampia gamma di funzioni critiche per la salute della rete. Parliamo dei trasformatori di potenza, elementi essenziali per la modifica della tensione, l’efficienza di trasmissione, la distribuzione del carico e l’integrazione delle energie rinnovabili.
Questi dispositivi specializzati costituiscono la spina dorsale dell’infrastruttura elettrica, garantendo un’erogazione di energia affidabile ed efficiente a consumatori e imprese. E dal momento che al loro interno passano tensioni altissime, richiedono un isolamento perfetto per evitare cortocircuiti, incendi ed esplosioni.
Una delle soluzioni in questo campo è la carta isolante lignocellulosica impregnata d’olio: messa a punto addirittura nel 1890, è ancora ampiamente utilizzata grazie al basso costo e alle sue proprietà fisiche. Nel complesso un buon prodotto, ma con diversi punti deboli: la carta Kraft – questo il nome commerciale – trattiene il calore anziché dissiparlo e l’isolamento è limitato dalle microscopiche sacche d’olio che si formano internamente alla struttura.
Inoltre il calore indebolisce la cellulosa nel tempo e nel complesso questa carta non offre una grande resistenza strutturale a forti sollecitazioni fisiche.
Ovviamente esistono diverse alternative sul mercato, dalle carte sintetiche a base di fibre aramidiche polimeriche ai trasformatori in cui gli avvolgimenti sono completamente sigillati all’interno di resina epossidica. Tuttavia un team interdisciplinare di ricercatori negli Stati Uniti ha voluto insistere sulle materie prime rinnovabili per creare un isolante migliore.
Il legno densificato impregnato d’olio
Invece della tradizionale carta di cellulosa, il gruppo è partito da un’impiallacciatura di legno naturale, trattandola chimicamente per rimuovere la lignina e l’emicellulosa. Il legno è stato poi immerso in olio isolante e sottoposto a pressione per renderlo più denso. Alla fine del processo gli scienziati hanno ottenuto un nuovo materiale che hanno ribattezzato con il nome di legno densificato impregnato d’olio (ODW).
“Durante il processo di densificazione, i canali originariamente riempiti d’olio, di dimensioni micrometriche, si restringono fino a diventare canali unidimensionali isolati di dimensioni nanometriche. Questi […] sono separati da pareti di cellulosa dense e altamente allineate”, spiega l’Università di Yale (i cui ricercatori sono tra gli autori principali dello studio).
Le prestazioni
Al contrario della carta convenzionale, il legno contiene una rete d’olio tridimensionale continua, priva delle problematiche sacche.
Entrando nel dettaglio tecnico, l’ODW raggiunge una rigidità dielettrica record di 105 kilovolt per millimetro, offre una resistenza meccanica fino a 384 megapascal e una conduttività termica di 0,33 watt per metro per kelvin; garantendo quindi una maggiore durata nei test di invecchiamento termico (150 °C per sei settimane). Per semplificare: è un isolante elettrico robusto ed efficiente.
I ricercatori hanno anche costruito un trasformatore planare utilizzando ODW come involucro isolante. Sotto carico, il sistema ha mostrato una temperatura di esercizio inferiore di 10 °C rispetto ad un trasformatore di confronto con un isolamento polimerico convenzionale.
“Sebbene la ricerca multidisciplinare sia stata motivata dalla necessità globale di migliorare i trasformatori – ha affermato il professor Robert Hebner (Università del Texas) che ha coordinato i test – le proprietà termiche, meccaniche ed elettriche di questo materiale unico promettono di fare la differenza in una gamma più ampia di applicazioni”.
La ciliegina sulla torta? Può essere prodotto semplicemente con la stampa roll-to-roll a partire da diverse specie di legno offrendo piena scalabilità e flessibilità dei materiali.
Lo studio “Oil-impregnated densified wood veneer with high electrical insulation enabled by nanosized oil channels” è stato pubblicato su Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aed5744
