L’innovazione dei materiali costituisce un nodo di complessità attorno al quale gravitano esperienze costruttive, idealismi estetico-culturali, problematiche tecnologiche, tradizioni, dinamiche politico-economiche e valori sociali. I materiali innovativi hanno da sempre attirato l’attenzione dell’architettura e in particolare del design. Negli anni sessanta, per esempio, a meno di un decennio dalla scoperta delle nuove plastiche sintetiche che avrebbero rivoluzionato il vivere quotidiano, si è avuta una vivacizzazione del settore del design proprio per l’applicazione di questi nuovi materiali. L’interazione tra architettura e materiale è destinata a essere più complessa e profonda con l’avvento dei nuovi materiali che presentano grandi potenzialità sia da un punto di vista tecnico che espressivo. L’utilizzo dei nuovi materiali però richiede di modificare radicalmente l’approccio al materiale e al progetto, con l’adozione di un nuovo paradigma progettuale. Progettare con i materiali tradizionali come legno, pietra e ferro, così come si trovano in natura significa, oggi come in passato, lavorare con sistemi perfettamente riconoscibili caratterizzati da proprietà estetiche, prestazionali e di lavorabilità ben note che li differenziano l’uno dall’altro.

Oggi i nuovi materiali possono essere progettati su misura (tailored) per soddisfare richieste molto specifiche da coloro che Manfred Eigen ha definito gli “architetti delle molecole”. I progettisti dei materiali sono, infatti, in grado di definire o modificare le prestazioni di un materiale, a seconda delle esigenze, intervenendo sulla loro funzionalità, processabilità, sull’aspetto e perfino sul contenuto di informazione incorporata. La possibilità di manipolare le strutture atomiche, molecolari e macromolecolari ha permesso di inventare infiniti nuovi materiali con prestazioni sempre più specifiche. La flessibilità apportata da tale rivoluzione apre possibilità completamente nuove ai designer che non sono più tenuti ad adeguarsi ai limiti imposti dalle proprietà dei materiali, ma a definirne le funzioni a priori. Oggi l’industria offre ai progettisti nuovi materiali che consentono di sperimentare infinite soluzioni tecniche e formali. Raramente, però, accade che tali potenzialità vengano realmente sfruttate a pieno. Sul mercato esistono già materiali a elevate prestazioni come: superpolimeri, compositi avanzati, leghe speciali, ecc., nati per altre applicazioni che, trasferiti ai settori del design e dell’architettura, permetterebbero ai progettisti di ottenere l’unione perfetta tra struttura, disegno e funzione. Le potenzialità dei materiali innovativi consentono non solo di ottenere un’efficienza funzionale, in passato impensabile per un unico materiale, ma anche di ricavare nuovi stimoli formali ed estetici e nuovi strumenti simbolici. D’altra parte l’innovazione tecnologica non sempre riesce a tradursi in innovazione di progetto; ciò si verifica, infatti, solo in quei casi in cui l’abilità del progettista consente di ottenere dall’introduzione di un nuovo materiale una rivoluzione non solo di tipo funzionale ma anche culturale ed espressiva. L’innovazione tecnologica si fa, dunque, tramite o strumento di quei cambiamenti di gusto e di linguaggio che spesso emergono proprio nei settori del design e dell’architettura e che in qualche modo finiscono con l’influenzarli. Un tale approccio è perseguibile, però, soltanto quando l’innovazione proviene da un fitto dialogo tra ricerca, fabbrica e laboratorio artigianale e dunque tra qualità e flessibilità.

Progettabilità totale. Lavorare con i materiali progettabili vuol dire poter controllare l’intervento progettuale a tutte le scale, da quella dell’inserimento urbanistico a quella dell’edificio, fino a giungere alla scala del dettaglio. Questo concetto richiama il principio ologrammatico della complessità sul quale si basano gli organismi viventi: ogni cellula, anche la più modesta, nel suo insieme contiene l’informazione genetica di tutto l’organismo. Analogamente agli organismi viventi l’edificio può essere interpretato come un sistema in cui tutte le parti collaborano, in maniera integrata a una stessa strategia globale estesa agli infiniti livelli che vanno dal micro al macro. Come se ogni elemento, anche il più piccolo dettaglio, invece di costituire solo un frammento dell’insieme globale, ne riflettesse specularmente l’intera immagine.

Plurisensorialità. A dispetto di una maggiore conoscenza, il nostro rapporto con la materialità, con la tattilità e con la consistenza appare sempre più distaccato e trascurato. Tra i cinque sensi la società moderna tende, prevalentemente, a privilegiare la vista. Tra i sensi la vista, infatti, è quello più freddo e razionale. Insieme all’udito, costituisce la sfera più incorporea del sentire che si contrappone a quella più fisica e carnale della percezione relativa al tatto, all’olfatto e al gusto che richiedono un contatto concreto e corporeo. L’olfatto e il tatto sono, infatti, i sensi dell’intimo, delle emozioni più carnali. Un progetto che sia attento al rapporto con i materiali deve tenere conto del fatto che il relazionarsi dell’uomo con i materiali avviene attraverso tutti i sensi.

Leggerezza. Sia nel design che nell’architettura la leggerezza diventa un requisito sempre più importante. Adrian Beuers ed Ed van Hinte sottolineano che la più antica, ma anche la migliore strategia progettuale per ottenere strutture leggere consiste nel differenziare e separare le funzioni delle parti costituenti. La leggerezza non dipende soltanto dalla scelta di materiali leggeri ma deve essere coordinata a precise strategie strutturali. In architettura uno dei più grandi maestri della leggerezza è stato Buckminster Fuller che ha dedicato la sua vita alla ricerca su questo tema, inventando persino un vocabolario ad hoc, che comprendeva termini come tensegrity e dymaxion per esprimere quelli che riteneva i principi ideali del costruire. Su questi principi si basano le strutture a tenda e a membrana, di origine antichissima su cui si ispirano i principi progettuali utilizzati per il Millenium Dome di Greenwich progettato da Richard Rogers. Tra i materiali innovativi destinati ai settori del design e dell’architettura i materiali compositi offrono le maggiori potenzialità. La caratteristica principale dei compositi è l’anisotropia, che consente di ottimizzare l’impiego dei materiali, posizionando le fibre di rinforzo in determinate direzioni consentendo una progettazione integrata del sistema. I compositi sono progettabili mediante la combinazione di diverse matrici e rinforzi fibrosi, ma anche mediante la definizione di molteplici parametri come caratteristiche e concentrazione delle fibre, scelta delle tecnologie di produzione, aspetti morfologici. È necessario che i progettisti intenzionati ad adottare questo tipo di soluzioni si approprino delle relazioni che intercorrono tra tali variabili e le prestazioni risultanti. L’introduzione di un’innovazione coinvolge inevitabilmente il linguaggio formale e determina la nascita di nuovi strumenti espressivi. Generalmente questo fenomeno avviene in maniera graduale: le nuove opportunità vengono applicate in maniera innovativa soltanto dopo un iniziale periodo nel quale i nuovi materiali vengono utilizzati in sostituzione di altri materiali con soluzioni linguistiche mutuate da essi. La sostituzione di materiali esistenti con i nuovi però non deve mutuare pedissequamente le logiche progettuali. Per sfruttare a pieno le potenzialità offerte dai nuovi materiali, quali ad esempio flessibilità, libertà espressiva, leggerezza, facilità e rapidità di messa in opera, è necessario adottare una nuova filosofia progettuale. Un esempio caratterizzato da un uso anche “figurativo” dei materiali compositi è costituito dalla chiesa di Notre Dame de l’Arche d’Alliance a Parigi, progettato da Architecture Studio. I progettisti in questo caso hanno scelto di utilizzare un materiale e un trattamento di finitura inconsueti in architettura ma figurativamente molto autonomi e riconoscibili.

Interattività. Spesso gli edifici, da contenitori limitati da muri, divengono luogo delle interrelazioni tra l’uomo e l’ambiente, dove il costruito non è più sordo e inerte ma diviene un’entità vibrante e reattiva. Gli edifici assomigliano sempre più a un organismo dotato di un complesso sistema nervoso, costituito da elementi sensibili con i quali l’uomo può interagire, capaci di adattarsi ai suoi modi di vivere. I muri, ad esempio, possono smaterializzarsi fino a divenire membrane sottili ma sensibili come la pelle. Peso e massa sembrano lasciare spazio a una nuova proprietà: l’intelligenza. Il “sistema nervoso” degli edifici può essere costituito da sensori e attuatori che gli conferiscono la capacità di percepire luci, suoni, odori, oltre che sollecitazioni termiche o meccaniche. Viene così rivoluzionato uno dei postulati estetici posti alla base della cultura occidentale che vede l’edificio come oggetto in opposizione alla provvisorietà del divenire. L’oggetto viene inglobato nell’incertezza, nella mutevolezza nella fugacità del vivere umano. Su queste tematiche, architetti e designer si confrontano ormai da diversi decenni, a partire dalla ricerca degli Archigram in Inghilterra, dei Metabolisti in Giappone, dei Situazionisti in Francia e di Archizoom e Superstudio in Italia. Un esempio di edificio dotato di interattività è la mediateca progettata da Koolhaas e Karlsruhe che consiste in una sorta di arena darwiniana nella quale le immagini si incontrano scomponendosi e ricomponendosi come organismi viventi. Notissimo è l’esempio della facciata progettata da Jean Nouvel per l’edificio per il mondo arabo che muta aspetto al variare della radiazione luminosa incidente. Appartengono alla categoria dei materiali interattivi i materiali definiti “a memoria di forma” o i “vetri intelligenti”, in grado di rispondere, con specifici comportamenti a stimoli esterni. Un esempio di applicazione in questo senso è costituito dalla lampada Spring progettata da Chiara Albano, Hervè Cantono e Maria Teresa Fustaci. La struttura della lampada è costituita da molle in SMA che sotto l’effetto del calore della lampadina accesa si rilassano provocando l’apertura della struttura, in un seducente gioco di colori e trasparenze. Quando la lampada viene spenta la temperatura si abbassa e le molle si contraggono ritornando alla configurazione originaria caratterizzata da un volume minore, dunque da un minore ingombro.

Flessibilità. Negli ultimi anni il requisito della flessibilità in architettura ha assunto un’importanza primaria. La necessità di modificare gli ambienti al variare delle esigenze dell’utenza, sempre più mutevoli, si ripercuote anche sulla scelta dei materiali con cui vengono realizzati elementi e componenti edilizi, che devono essere leggeri e configurati in maniera da essere facilmente assemblabili e disassemblabili, in caso di sostituzione. Anche nel design la flessibilità assume un valore importantissimo, soprattutto quando si tratta di oggetti che devono adeguarsi alle caratteristiche degli esseri umani (ergonomici). L’azienda statunitense EdiZONE ha messo a punto Intelli-GelTM che si basa sulla sinergia tra la struttura morfologica e l’uso di un materiale a elevate prestazioni. Resistenza per forma e resistenza del materiale consentono di sopportare carichi abbastanza elevati mantenendo una certa elasticità fino a quando non si verifica il collasso della struttura, che si manifesta attraverso una deformazione delle colonne. Quando tale deformazione avviene la massa del materiale rientra nel vuoto delle colonne, senza che si verifichi nessun aumento della pressione di carico.

Eco-efficienza. La leggerezza è una strategia progettuale di primaria importanza nell’ambito del design eco-sostenibile, poiché consente di risparmiare materia ed energia. La crescente domanda di oggetti ecoefficienti valorizza, come mai prima d’ora, il ruolo dei nuovi materiali leggeri e spesso riciclabili. Affrontare la sfida dell’eco-efficienza adottando questi materiali è possibile purché il progetto sia condotto in maniera da sfruttare al meglio le opportunità offerte. Esistono, ad esempio, materiali fortemente innovativi ma realizzati prevalentemente con materie prime di origine naturale come i biopolimeri o alcuni compositi a base di fibre vegetali. È il caso del Fiber-Thermoplastic Composite System, prodotto dalla azienda americana Global Resource Technologies LLC, costituito da una matrice termoplastica che incorpora scarti di fibre naturali o riciclate come juta, kenaf, sisal, e addirittura anche jeans e banconote sminuzzate. La Iowa Thin Films produce una pellicola fotovoltaica che assorbendo energia solare restituisce energia elettrica. In presenza di luce solare intensa produce mediamente 5 watt per 0,94 m2. Un’interessante applicazione sperimentale che coinvolge l’uso del film prodotto dalla Iowa Thin Films è prevista a New York in un padiglione progettato da Nicholas Goldsmith e Todd Dalland in collaborazione con gli architetti Kiss e Cathcart esperti in tecnologie fotovoltaiche che verrà installato nel Cooper-Hewitt’s garden. Un altro esempio di sperimentazione nell’ambito dei film fotovoltaici è il secondo padiglione progettato ancora da Goldsmith, Dalland, Kiss e Cathcart. Il padiglione è stato realizzato con pannelli di vetro sui quali è stato laminato il film sottile fotovoltaico Apollo prodotto dalla BP Solar, Fairfield, CA, con un effetto estetico molto seducente. L’effetto visivo è quello di un involucro traslucente caratterizzato da una tessitura che alterna trasparenza e opacità filtrando e modulando la luce e contemporaneamente producendo l’elettricità necessaria per alimentare il sistema di aria condizionata che climatizza l’ambiente interno. Si tratta di un interessante esempio di struttura urbana energicamente autonoma e ben integrata nel suo contesto.

In conclusione, le tendenze evolutive nell’ambito dei nuovi materiali si rivelano molto interessanti per i settori del design e dell’architettura, dove gran parte delle ricerche e delle sperimentazioni in corso mirano alla definizione di strategie progettuali che permettano di aumentare l’intensità prestazionale di componenti e prodotti, riducendo la quantità di materie prime, di energia utilizzate, il peso e aumentando il contenuto di informazione incorporata. Le potenzialità offerte dai nuovi materiali non sono solo di natura tecnico-funzionale ma anche di tipo linguistico ed espressivo.