Il gruppo di ricerca si interessa sia dello studio teorico e sperimentale che dello sviluppo di materiali polimerici e nanostrutturati finalizzati alla produzione sostenibile di energia, al risanamento ambientale, ad applicazioni strutturali e funzionali avanzate. Tale attività si integra, a monte, con strumenti di modellazione e simulazione su scale che vanno da quella molecolare a quella macroscopica ed a valle con la messa a punto di tecnologie di processo innovative e di caratterizzazione e funzionalizzazione superficiale.
Unità
Le attività dell’unità dei materiali per l’energia sono focalizzate sullo sviluppo di film sottili di perovskite ibrida metallo-organica basata su stagno al fine di sostituire il più comune e fortemente tossico piombo, considerato al momento lo standard per questa classe di materiali. Gli argomenti di ricerca spaziano dalla sintesi e caratterizzazione optoelettronica di film di perovskite ASnX 3, allo sviluppo di strategie di funzionalizzazione e passivazione fino alla produzione di dispositivi completi ad alta efficienza e stabilità.
Grazie ad una equilibrata combinazione di competenze chimiche e ingegneristiche, l’unità PolyFun raccoglie le moderne sfide scientifiche nel campo dei materiali polimerici progettando e sviluppando polimeri e compositi più “intelligenti” e sostenibili. Le attività di ricerca riguardano principalmente materiali rinnovabili e/o sostenibili, rivestimenti funzionali ed il risanamento ambientale, e sono sempre accompagnate dalla valutazione quantitativa degli impatti ambientali di materiali e processi basata su analisi LCA.
Le attività di ricerca dell’unità sono focalizzate sugli aspetti teorici, sperimentali e tecnologici relativi al trasporto ed alla termodinamica di assorbimento di sostanze a basso peso molecolare in polimeri ed alle tecnologie di processo correlate, con specifico riferimento ai processi di schiumatura di polimeri termoplastici e termoindurenti e loro nanocompositi. Tecniche utilizzate: MicroRaman, TERS, FTIR in situ, Misure di permeabilità e assorbimento, tensione interfacciale, schiumatura in batch con tecnica del gas foaming.
Siamo curiosi di comprendere il comportamento dei materiali sulla base della loro struttura chimica (microscopica) del suo effetto su fenomeni che avvengono su scale più elevate. Per questa ragione sviluppiamo ed applichiamo metodi di simulazione e teorie volte allo studio di materiali polimerici, nanomateriali e più in generale della “soft matter”.
L’unità si occupa della caratterizzazione superficiale e microstrutturale dei materiali nonché della loro modifica superficiale con enfasi allo studio dei fenomeni di degrado. In particolare:
• Caratterizzazione elettrochimica e valutazione del comportamento corrosione dei metalli e dei rivestimenti organici ed inoganici
• Elettrolucidatura green
• Zincatura a caldo
• Corrosione delle armature in acciaio nel calcestruzzo
• Trattamenti chimici e finiture superficiali a basso impatto ambientale
• Modifica e funzionalizzazione di film polimerici
• Trattamento al plasma freddo dei materiali
Laboratorio di materiali per l’energia
GLOVE BOX: MBraun a 8 guanti per lavorazione in atmosfera controllata (O 2 <0.1ppm; H 2 O < 0.1ppm)
PLASMA CLEANER: integrato in glovebox, Diener Pico – Tipo generatore: X13,56 Mhz 0-300 W auto matching
EVAPORATORE: integrato in glovebox, multi-uso per evaporazione film sottile da fase solida
SPIN COATER: integrato in glovebox, per preparazione film sottili da fase liquida
PIASTRE TERMICHE: Harry Gestigkeit GMBH modello PZ14EB ad alta precisione
BAGNETTO SONICATORE: Branson CPXH da 2.8L
BILANCIA ANALITICA: Kern ABT 120-5DM
TERMO-AGITATORE: thermo-shaker TS-100C con raffreddamento, 250-1400 RPM/4-100 °C
PURIFICATORE ACQUA: Sistema produzione acqua ultrapura DIRECT-Q3 (ZRQSVP3IT) MILLIPORE
OPTOELETTRONICA: Arkeo (Cicci Research) sistema multimodale per caratterizzazione optoelettronica dei materiali e di dispositivi fotovoltaici
Laboratorio di polimeri funzionali e sostenibili
I laboratori del PolyFun sono attrezzati per la sintesi, il processing e la caratterizzazione completa di materiali a base polimerica. I laboratori sono suddivisi in tre aree principali:
• Sintesi (cappe aspiranti, evaporatore rotante, liofilizzatore, sonicatore a punta, agitatore, ultraturrax, stufe da vuoto)
• Processo (pressa idraulica, estrusori mono- e bivite, miscelatore batch, apparato per filmatura in bolla, microcompounder, sistema per realizzazione di fibre)
• Caratterizzazione (reometri rotazionali e a capillare e melt flow indexer, TGA e DSC, dinamometro universale attrezzato per misure in temperatura, pendolo di Charpy, DMA, spettrofotometri UV-Vis e microscopi ottici).
Laboratorio Proprietà di trasporto di massa
– Permeabilimetri per gas, vapori e miscele di gas e vapori
– Dilatometria di polimeri ad alta pressione
– Ultramicrobilance per misure di assorbimento ad atmosfera controllata di gas e vapori
– Misura di tensione superficiale di fusi polimerici e delle loro miscele con gas
Laboratorio di spettroscopia vibrazionale
– Spettroscopia FTIR in trasmissione in-situ
– Microscopia FTIR
– Microscopia confocale Raman
– Tip Enhanced Raman Spectroscopy (TERS)
Laboratorio foamlab
– Reattori batch da 10-3 e 10-1 per lo studio dei processi di espansione di polimeri termoplastici
– Reattori batch da 101 L per lo sviluppo di prodotti termoplastici monomaterici a gradiente di densità (Design for Reciclability)
– Reattore batch con sonda remota NIR per lo studio di processi di espansione di sistemi reattivi
– Pompe volumetriche ISCO
– Sistema ottico per la misura di proprietà termiche dei polimeri in pressione
– Reattore Matricial foaming per lo studio dei processi di espansione in ottica High-throughput
– Reattore Remote foaming per lo studio in remoto dei processi di espansione
– DMA Metravib 1000+
Laboratorio di ingegneria delle superfici
Microscopio SEM con sonda EDS e BSE;
• Macroscopio;
• Microscopi ottici;
• Stereo microscopio;
• Potenziostati/galvanostati;
• Analizzatori di risposta in frequenza (FRA);
• Celle elettrochimiche;
• Forno (Tmax=400°C);
• Stufa (Tmax=250°C);
• DSC;
• Lappatrice automatica;
• Bagno a ultrasuoni;
• Misuratore di angolo di contatto;
• Spessimetri per rivestimenti e materiali;
• Scratch tester;
• Picoamperometro;
• Micro-Ohmmetro per misure di resistenza di superficie;
• Celle per misura di resitenza di bulk e di superficie;
• Bilancia analitica;
• Applicatore di film organici
Energy materials
Photovoltaic
Multiscale Simulations
Coarse-graining
Sorption Thermodynamics
Mass Transport
Foaming
Sustainable polymers
Plastic recycling
Life cycle assessment
Drug carrier
Supercritical fluids
Carandente Giuseppe – Tecnico
Esposito Rosario – Tecnico Laureato
Iannace Salvatore – CNR
Musto Pellegrino – CNR
Park Chul B. – University of Toronto
Cerruti Pierfrancesco – IPCB-CNR Napoli
Carroccio Sabrina – IPCB-CNR, Catania
Mija Alice – Université Côte d’Azur, Nice, France
Giamberini Marta – Universitat Rovira i Virgili, Tarragona, Spain
De Nicola Antonio – Scuola Superiore Meridionale
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