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Applicazioni

12 ottobre 2016

Applicazioni delle nanotecnologie in diversi settori industriali

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ore 14.00

Introduzione del moderatore

MariaPia Pedeferri, Professoressa di Scienza e Tecnologia dei Materiali, Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “G. Natta”, Politecnico di Milano

MariaPia Pedeferri, laureata con lode e Dottore di ricerca in Ingegneria Chimica, è Professore associato di Scienza e Tecnologia dei Materiali presso il dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “G. Natta” del Politecnico di Milano. La sua attività di ricerca si svolge nell’ambito della scienza e tecnologia dei materiali, con particolare attenzione alla proprietà di superficie dei materiali e la loro durabilità.
La Prof.ssa Pedeferri  ha partecipato e/o coordinato progetti di ricerca nazionali ed internazionali, collaborando con numerose aziende. Ha pubblicato articoli scientifici e partecipato in qualità di relatore a conferenze legate alla scienza e tecnologia dei materiali. Inoltre svolge la propria attività didattica presso la Scuola del Design e di Ingegneria Industriale e dell’Informazione del Politecnico di Milano.
È responsabile di PoliLaPP – Laboratorio di Corrosione dei Materiali, Pietro Pedeferri (http://polilapp.chem.polimi.it) una realtà del Politecnico di Milano che unisce la sua esperienza nel mondo della corrosione e protezione dei metalli ad un’attività consolidata nelle attività di formazione e di ricerca. É membro del Consiglio Direttivo dell’Associazione Italiana d’Ingegneria dei Materiali.

ore 14.10

Le nanotecnologie: dalla ricerca scientifica all’applicazione nel campo della tecnica edilizia

Daniele Verderame, Ingegnere delle nanotecnologie industriali

Ing. Daniele Verderame, 34 anni, nato a Roma il 11/01/1982, laureato in Ingegneria Chimica ed in Ingegneria delle Nanotecnologie industriali presso la facoltà di ingegneria della Sapienza di Roma. Da sempre impegnato nella ricerca scientifica nell’ambito delle nanoscienze, ha partecipato a diversi progetti europei riguardanti le nanotecnologie in diversi ambiti di interesse scientifico. Ha condotto studi sulle nanotecnologie applicate alla fotocatalisi e alla degradazione di sostanze inquinanti, sia in effluenti liquidi che gassosi, studiando soluzioni innovative per tali applicazioni. In particolare, ha sviluppato in collaborazione con i partner europei, soluzioni per l’abbattimento delle sostanze organiche (COD), contenute nelle acque di vegetazione dei frantoi oleari mediante nanoparticelle catalitiche core-shell di titania. Ha partecipato allo sviluppo di catalizzatori nanostrutturati per l’abbattimento di monossido di azoto sia nel settore navale che nel contesto urbano, sviluppando appositi materiali nanostrutturati. Inoltre, rimanendo sempre nel campo delle nanotecnologie, ha collaborato ad altri progetti europei, quali: Photomem, Coldstore, Cleansurf, Blueship. Attualmente, si occupa dello studio e dell’applicazione di materiali superidrofobici e antibatterici nel settore edilizio.

Le nanotecnologie oggi non sono solo ricerca ma trovano applicazione in diversi settori industriali, nel comparto medico sanitario e nell’edilizia. Oggi le nanotecnologie sono un valore aggiunto per il benessere e la salute degli edifici e di chi li abita. Nel settore edilizio e dei materiali da costruzione le nanotecnologie trovano applicazione su superfici idrorepellenti, superfici antiscivolo, isolamento termico, superfici antibatteriche e come protezione dalle radiazioni UV. L’applicazione di tali tecnologie è sicuramente un mercato in forte espansione con un occhio alla salute e al benessere per l’uomo oltre che il pianeta. Questa presentazione si propone lo scopo di riassumere l’attuale stato dell’arte nei riguardi delle applicazioni di nanotecnologie nel settore edilizio con particolare attenzione alla valorizzazione dei benefici che seguono l’applicazione, sia dal punto di vista economico che per la salvaguardia dell’ambiente. Cercherà in oltre di offrire una panoramica generale sul mercato attuale e le prospettive future, nell’ottica di fornire un quadro generale di come il gap tra ricerca e industria può essere colmato. Verranno in oltre mostrati alcuni casi tipo di applicazione.

ore 14.35

Micro e nanotecnologie per la sicurezza antiscivolo e la protezione antisporco

Gianpietro Rizzo, Direttore Tecnico / R&R Group

Direttore tecnico di R&R Group, Gianpietro Rizzo si occupa da oltre vent’anni di sicurezza delle pavimentazioni. E’ inoltre esperto di nanotecnologie applicate alla protezione dei materiali in edilizia e nel restauro.
Ha collaborato con laboratori di analisi e ricerche sui materiali e con il Laboratorio di Fisica e Tecnologie Relative – UniNetLab, Dipartimento di Fisica e Chimica, Università degli Studi di Palermo in occasione del workshop “Diagnostic For Cultural Heritage: Analytical approach for an effective conservation”. E’ stato tra i contributori del primo convegno nazionale “La sostenibilità ambientale nella filiera delle costruzioni” ed è relatore in seminari accreditati sulle tematiche del degrado di edifici attuali e storici e sulla sicurezza delle pavimentazioni, realizzati in tutta Italia per l’aggiornamento professionale di Architetti, Ingegneri e Geometri Laureati.

L’intervento punta i riflettori sul tema quanto mai attuale della scivolosità, per illustrare i nuovi e vantaggiosi approcci che micro e nanotecnologie offrono alla messa in sicurezza delle pavimentazioni sdrucciolevoli e alla cura delle superfici proteggendole da degrado e agenti contaminanti.
Vengono illustrate le più recenti statistiche sul problema, i rischi connessi, il quadro normativo di riferimento, alcune casistiche di applicazione del trattamento antiscivolo in microtecnologia Tekno Touch di R&R Group, l’importanza di poter fare affidamento su una certificazione antiscivolo anche alla luce di alcune sentenze della Corte di Cassazione.
Vengono quindi presentate caratteristiche funzionali e opportunità di impiego di trattamenti in nanotecnologia SiO2 (linea Ector) che rappresentando l’ideale soluzione complementare ai trattamenti antiscivolo per proteggere in modo durevole ed ecosostenibile le superfici e renderle molto più facili da pulire.

ore 15.00

Processo innovativo per la produzione di nanocalce, materiale eco-compatibile per il Restauro

Giuliana Taglieri, Professore Associato SSD Scienza e Tecnologia dei Materiali, Università degli Studi dell’Aquila

Giuliana Taglieri ha conseguito la Laurea in Fisica nel 1992 presso l’Università dell’Aquila. Fino al 1995 ha continuato la ricerca presso il Dipartimento di Fisica ed il Centro Ricerche ENEA-Frascati per l’ottimizzazione di una sorgente X da plasma per realizzare un microscopio a raggi X, in collaborazione con il Rutherford Appleton Laboratory, (UK). Nel 1995 ha preso servizio come Ricercatore presso il Dipartimento di Chimica, Ingegneria Chimica e Materiali; dal 2006 ricopre il ruolo di Professore Associato, SSD 09/D1 – Scienza e Tecnologia dei Materiali, nel Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell’Informazione e di Economia (Università dell’Aquila). È titolare dei corsi di Scienza e Tecnologia dei Materiali e Chimica Applicata, Scienza dei Materiali, Chimica Industriale, ed è stata relatore di numerose Tesi di Laurea. L’attività di ricerca riguarda la sintesi e la caratterizzazione di materiali ceramici. Ha messo a punto una tecnica ad umido per l’ottenimento di materiali ceramici avanzati, con elevato controllo dell’omogeneità e della stechiometria, quali BaZrO3, il superconduttore YBCO/Ag, e l’ossido SrCr8Ga4O19. Attualmente si occupa della sintesi, caratterizzazione ed applicazione di nanomateriali, quali nanoparticelle di idrossidi di metalli alcalinoterrosi, di particolare interesse nella Conservazione dei Beni Culturali, per i quali ha sviluppato una procedura innovativa ed originale per una produzione su scala, recentemente brevettata.

La nanocalce rappresenta il migliore, se non l’unico legante per trattamenti eco-compatibili su substrati a matrice carbonatica, largamente presenti nel nostro Patrimonio Culturale. La nanocalce, infatti, è una sospensione idroalcolica di nanoparticelle di Ca(OH)2, con elevata superficie specifica e reattività, che garantisce completezza nel processo di carbonatazione, buon grado di adesione e penetrazione sui substrati da trattare. Tuttavia, la sua produzione avviene tipicamente a temperature elevate, in tempi lunghi, necessità di lavaggi intermedi e con una bassa resa finale, limitandone le potenzialità applicative.

L’Università dell’Aquila ha brevettato un processo innovativo a singolo step che opera in tempi ridotti, a temperatura ambiente, con reagenti economici o rigenerabili e secondo una procedura semplice che consente una scalabilità nella produzione, cosi da favorire lo sviluppo di applicazioni estensive nel restauro, su paramenti murari, intonaci e malte storiche.

ore 15.25

Nano-compositi: un approccio multifunzionale per l’ottimizzazione dei polimeri nel settore automobilistico

Eugenio Amendola, IMAST S.c.a.r.l.

Il dott. Eugenio Amendola si è laureato con lode a Napoli in Chimica Industriale nel 1986 è primo ricercatore CNR presso l’Istituto per i Polimeri, Compositi e Biomateriali dal 2001. Nel corso della sua esperienza professionale il dott. Amendola ha approfondito molteplici aspetti della sintesi e della caratterizzazione di polimeri e dei materiali compositi per applicazioni strutturali e funzionali, ed ha sviluppato specifiche conoscenze relative alle più diffuse tecniche di caratterizzazione dei materiali polimerici.

È stato responsabile scientifico di progetti di ricerca focalizzati allo sviluppo di materiali nano-compositi a matrice poliestere ed epossidica, di polimeri liquido-cristallini sia termoplastici sia termoindurenti, allo sviluppo di resine epossidiche. Il dott. Eugenio Amendola è stato Professore Incaricato presso l’Università di Napoli e di Salerno, relativamente agli insegnamenti di Chimica, Chimica Applicata, Scienza e Tecnologia per i Materiali Aerospaziali. È autore di oltre 90 pubblicazioni su riviste scientifiche internazionali e di altrettante partecipazioni a congressi.

Recentemente lo sviluppo di sistemi multifasici caricati con rinforzi nanometrici ha dimostrato enormi potenzialità nel migliorare le prestazioni dei materiali polimerici comunemente utilizzati nei principali settori industriali.

Tale approccio risulta efficace nel migliorare lo sviluppo di nuovi materiali con prestazioni in grado di rispondere alle crescenti esigenze di sostenibilità e di innovazione tecnologica.

Utilizzando nano-clay e nano-cariche carboniose (carbon nano-tubes, grafene e suoi derivati) sono state modificate selettivamente proprietà chimico-fisiche e meccaniche quali conducibilità elettrica e termica, resistenza alla fiamma, tenacità e rigidezza, capacità di autoriparazione e resistenza all’ossidazione di alcune tipologie di materiali utilizzati come adesivi e matrici di compositi per il settore dei trasporti.

Lo scopo principale della presentazione è quello di evidenziare i principali risultati ottenuti dal Distretto IMAST negli ultimi anni.

15.50

coffee break

ore 16.00

Vuoto e nanotecnologie

Stefano Frega, Responsabile Vendite / Leybold Italia

Responsabile Vendite per il Nord-Est Italia in Leybold per gli Istituti di Ricerca e per l’Industria
Laureato in Fisica presso l’Università Statale di Milano.
La gamma di prodotti e tecnologie offerti da Leybold ricopre: basso vuoto, alto vuoto, criogenia, tecnologia PVD (Physical Vapor Deposition), misuratori di pressione in vuoto, ricerca delle perdite.

Una breve introduzione alle tecnologie del vuoto da parte di una delle industrie leader del settore: Leybold.
La presentazione verte sui sistemi consolidati di produzione e di misura del vuoto, i nuovi sviluppi nella tecnologia del Vuoto e una semplice introduzione delle tecnologie PVD (Physical Vapor Deposition).

ore 16.25

Il biossido di titanio, nanopolveri, nanofibre e film sottili: le proprietà fotocatalitiche

Sandro Santucci, Professore Ordinario di Fisica, Università degli Studi dell’Aquila

Sandro Santucci è professore ordinario in Fisica presso l’Università degli Studi dell’Aquila. È stato direttore del Dipartimento di Fisica e responsabile dell’unità INFM dell’Aquila. La sua attività di ricerca riguarda: a) lo studio di materiali per la microelettronica e la fotonica con particolare riguardo alle strutture ultrasottili di ossidi e nitruri, b) studio della crescita, delle proprietà elettroniche e strutturali ed applicazioni di vari materiali in scala nanometrica (nanotubi di carbonio e ossidi di metallo), c) studio ed applicazione di nanomateriali come sensori di gas (1 brevetto depositato) e sensori di radiazione EM. È autore di oltre 200 pubblicazioni scientifiche.

Il Biossido di Titanio (TiO2) è uno dei i materiali più utilizzati nella fotocatalisi a causa della sua bassa tossicità e le sue proprietà di semiconduttore per la disintossicazione/bonifica di acque reflue e sterilizzazione e purificazione dell’aria. L’effetto può essere attribuito al forte potenziale ossidativo del biossido di titanio ottenuto mediante radiazione UVa produrre sulla superficie del materiale coppie di elettroni e vacanze (buche) liberi. A contatto con H2O, le lacune producono radicali ossidrilici (OH•), mentre gli elettroni producono dall’ossigeno l’anione superossido (O2–). Queste due specie, fortemente reattive, sono in grado di decomporre le sostanze organiche adsorbite.

Dal momento che l’attività fotocatalitica si esplica sulla superficie del fotocatalizzatore, l’elevato rapporto superficie/volume che caratterizza un nanomateriale, aumentando la disponibilità di siti superficiali, contribuisce ad incrementare la velocità delle reazioni di fotodecomposizione. Ma nei sistemi di depurazione volendo evitare la presenza di nanoparticelle volatili o disperse (potenzialmente tossiche) si può pensare di vincolare il fotocatalizzatore sotto forma di film sottile ancorato a delle opportune superfici. In questo casoil fattore che può modificare l’attività del fotocatalizzatore è la superficie specifica che è una funzione della morfologia della superficie del film (ad una maggiore superficie specifica corrisponde, infatti, una più efficace attività fotocatalitica). Nel caso dei semiconduttori a larga gap come il TiO2 (3.8 eV) c’è da considerare inoltre che l’effetto fotocatalitico è principalmente indotto dalla porzione UV della luce visibile. Pertanto ilTiO2 con tutte le sue possibili modificazioni atte ad indurre una più efficace attività fotocatalitica (nanopolveri, nanofibre, drogaggio o miscele con altri ossidi semiconduttori) sono state e sono grandemente studiate.

In questa comunicazione presenteremo parte dei risultati della nostra attività di ricerca in relazione alla produzione di nanofibre di TiO2 con il metodo dell’electrospinning, degli effetti del drogaggio e della produzione di film sottili drogati con azoto in relazione alle loro possibili applicazioni nella depurazione delle acque e come sensori di gas.

ore 16.50

Fotocatalisi per abbattimenti degli inquinanti in ambienti industriali

Francesco Ferrante, Business Development / Colorobbia Consulting S.r.l.

Presso il laboratorio di ricerca avanzata della Colorobbia (CE.RI.COL) è stato messo a punto un processo di sintesi, basata sulla tecnica “polyol”, che permette di ottenere sospensioni di np direttamente in sospensione liquida. Le sospensioni presentano numerosi vantaggi: semplificazione di processo di scale-up industriale e costi ridotti, riduzione dell’impatto ambientale durante il ciclo produttivo, stabilità nel tempo.

Tale esperienza ha permesso lo sviluppo di una np di titanio dopato attivo nella regione del visibile con un’alta efficienza di abbattimento degli inquinanti. Il materiale viene fissato su supporti ceramici opportunamente sviluppati che sono poi ingegnerizzati in un sistema di circolazione forzata di aria con luci a basso consumo energetico. Il sistema può essere customizzato in base al tipo di applicazione. Il sistema da noi sviluppato può considerarsi una alternativa efficace, innovativa ed economica in sostituzione o aggiunta di apparati di abbattimento standard.

ore 17.15

Discussione

ore 17.30

Conclusione

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