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Ricerca

La ricerca presso l'ISTEC è indirizzata all'innovazione di materiali e dei processi in risposta alle emergenti esigenze del comparto industriale, scientifico e culturale nazionale ed internazionale, nei diversi settori che richiedono l'applicazione di materiali e dispositivi ceramici.

Come naturale aspirazione, l'ISTEC costituisce il punto in cui le conoscenze relative alla scienza dei materiali incontrano la domanda di tecnologia e, attraverso i risultati di progetti di ricerca di base o applicata, si traducono in applicazioni industriali di rilievo. Grazie alla particolare posizione nel contesto scientifico nazionale ed internazionale, evidenziata fin dalla sua costituzione e consolidata con il prosieguo degli anni, l'ISTEC ha visto sempre più rafforzato il proprio ruolo di promotore della ricerca in vari segmenti del mercato. Per l'ISTEC la ricerca rappresenta lo strumento principale per accumulare quel patrimonio di conoscenze indispensabili per dare risposte non solo alle richieste attuali, ma anche alle domande ad oggi non ancora formulate e che è compito della ricerca stessa stimolare.

Scopo degli studi è il controllo di proprietà e prestazioni di dispositivi ceramici tramite il controllo dei processi e l'ingegnerizzazione dei materiali per specifiche applicazioni, di seguito aggregate nelle seguenti linee direttrici di ricerca:

La produzione di dispositivi ceramici per applicazioni energetiche, ottiche, e sensoristiche con processi economicamente vantaggiosi e a basso impatto ambientale è la chiave di volta per una loro più vasta e capillare diffusione.

ISTEC svolge studi per l'ottimizzazione di processi ceramici affidabili e facilmente industrializzabili, sintesi mirate di materie prime, colaggio su nastro e in stampi di gesso, pressatura, estrusione, serigrafia, tecnologie varie di sinterizzazione, di rivestimento e di giunzione che consentano l'ottenimento di materiali e dispositivi ad elevata efficienza. Alla produzione di materiali densi eventualmente funzionalizzati con specifici rivestimenti superficiali si associano tecnologie quali il "foaming" diretto e indiretto, il "freezecasting" ed il "freeze-drying", la macro-granulazione per l'ottenimento di strutture porose ingegnerizzate in relazione ai requisiti applicativi.

L’interesse sui ceramici per l’edilizia, le costruzioni, impieghi tecnici e strutturali è al centro delle attività di ISTEC, con lo sviluppo di materiali e componenti prototipali a base argillosa, ossidica e non ossidica.

Gli studi sui materiali da costruzione e per l’edilizia puntano alla progettazione e sviluppo di componenti alleggeriti, di spessore ridotto e dalle caratteristiche estetiche implementate.

Le applicazioni di ceramici strutturali nei settori della meccanica, dei trasporti e dell’elettronica richiedono proprietà e prestazioni sempre più stringenti: ad elevate caratteristiche termo-meccaniche devono essere associate proprietà fisiche specifiche: dilatazione controllata, conduttività elettrica, stabilità in ambienti severi. Una classe di materiali di grande attualità è quella dei ceramici ultra-refrattari (UHTC) per i quali il comparto aerospazio ha espresso grande interesse.

Nell’ambito dei geopolimeri, si progettano e sviluppano isolanti termo-acustici e ignifughi, leganti o rivestimenti refrattari con procedimenti a basso impatto ambientale, consumi energetici trascurabili e quindi a costi complessivi limitati.

La progettazione di sistemi nanoparticellari per applicazioni estetiche e funzionali suscita oggi rinnovato interesse nei comparti industriali più disparati. La modifica delle proprietà chimico-fisiche ed estetiche di superfici (deposizione di rivestimenti, smalti o inchiostri nanoparticellari) consente di conferire ai materiali (dalla ceramica, ai compositi e metalli fino ai tessuti) nuove funzionalità che spaziano dalla capacità di degradazione di sostanze inquinanti, alla rimozione di macchie organiche e cariche batteriche fino alla possibilità di attivare meccanismi di “autopulenza”.

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Le patologie legate allo stile di vita ed il progressivo invecchiamento della popolazione hanno aumentato fortemente la richiesta di bioceramici e di biotecnologie per la medicina.

I settori di interesse sono l’ortopedia, la neurochirurgia, il maxillofacciale-dentale e la chirurgia estetica, tutti settori che, per far fronte ad esempio alla mancanza di tessuto dovuta a fattori traumatici, malattie degenerative o deformità, richiedono “scaffolds” cioè impianti bio-mimetici, bio-attivi e bio-riassorbibili capaci di essere integrati dall’organismo umano, abitati dalle cellule e rimodellati fino a ricostruire la porzione mancante.

Similmente anche per il settore protesico tradizionale e dentale vengono proposti nuovi materiali nano-strutturati ad elevate, bassissimo coefficiente di attrito ed elevata resistenza meccanica e all’usura.

Gli studi archeometrici permettono di risalire alla provenienza e alla tecnologia di produzione di materiali o reperti attraverso caratterizzazioni chimico-fisiche e microstrutturali.

Le informazioni, unitamente a quelle storico-archeologiche, consentono di ricostruire le rotte commerciali e i contesti di utilizzo degli oggetti. Lo studio diagnostico implica l’attenzione ad un sistema multiplo - oggetto culturale, ambiente e interazione - con il riconoscimento delle fasi di degrado e del loro grado di avanzamento.

Le analisi dei meccanismi di degrado di reperti antichi permette di approntare interventi di conservazione e restauro mirati e pianificare azioni conservative nel tempo del patrimonio ceramico, lapideo e d architettonico.