02_home.jpg

Superfici ceramiche funzionalizzate

PERSONE DI CONTATTO: Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo., Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

La funzionalizzazione delle superfici ha suscitato negli ultimi anni un notevole interesse in diversi ambiti industriali. Nel settore della ceramica - in particolare, dei materiali da costruzione sia per interni che per esterni - la modifica delle proprietà chimico-fisiche di superficie, attraverso deposizione di rivestimenti, smalti o la lavorazione diretta della stessa, consente di realizzare materiali nanostrutturati, a bagnabilità controllata, in grado di degradare sostanze inquinanti (superfici fotocatalitiche, superidrofiliche) o di prevenire l’adesione dello sporco attraverso meccanismi di autopulenza (superfici “lotus like”).

Negli ultimi anni, l’ISTEC ha sviluppato specifiche competenze per la realizzazione di:

  • superfici “self cleaning” superidrofiliche (angolo di contatto con l’acqua < 5°) o, al contrario, superidrofobiche (angolo di contatto con l’acqua >160°);
  • superfici ad elevata idrofobicità dinamica (“sliding” angle < 10°) con prestazioni anti-ghiaccio;
  • superfici superidrofobiche e anti-riflesso;
  • superfici oleofobiche (angolo di contatto con oli >120°)
  • superfici funzionalizzate ad elevata durabilità nel tempo

Il know how riguarda il controllo dei parametri di prodotto/processo per la progettazione e sintesi di rivestimenti funzionali su scala nanometrica, la messa a punto di metodologie di deposizione idonee e facilmente trasferibili su scala industriale, l’ottimizzazione delle caratteristiche chimico-fisiche e funzionali dei prodotti finiti, nonché la durabilità delle prestazioni nel tempo. Le competenze sviluppate dal gruppo di ricerca possono essere altresì estese a tutta una gamma di materiali, diversi dalla ceramica - quali metalli, vetri o compositi - con valutazione delle specifiche problematiche.

3_RES_2_ITA_SUPERFICIFUNZIONALIZZATE1

 

Sono attive linee di ricerca e di sviluppo precompetitivo per la realizzazione di superfici rivestite con ossidi semiconduttori, ad es. TiO2, in grado di presentare elevata idrofilicità e capacità di degradazione sia di molecole organiche che di ossidi inorganici (NOx) sotto irraggiamento UV; in questo ambito, si stanno studiando soluzioni innovative per implementare l’attività delle superfici anche in condizioni di illuminazione non idonea (ad es. al buio o con fonte di illuminazione nel visibile) in modo da ampliare la destinazione d’uso dei prodotti. Sono altresì attive linee di ricerca per la realizzazione di prototipi di materiali (ceramica, metallo, vetro, compositi) superidrofobici, sia dal punto di vista statico (angolo di contatto con l’acqua >160°) che dinamico (sliding angles <10°) con prospettive applicative come materiali autopulenti e antighiaccio.

PUBBLICAZIONI E BREVETTI:

Domanda di brevetto per invenzione industriale: RM2011A000104

M. Raimondo, G. Guarini, C. Zanelli, F. Marani, L. Fossa, M. Dondi, Photocatalytic, highly hydrophilic porcelain stoneware slabs, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2011 in press;

M. Dondi and M. Raimondo, Novel performance requirements of buildings: new challenges for ceramic material, Proceedings of 11th International Conference on Advanced Materials, ICAM 2009, Rio de Janeiro (Brazil), September 20-25, 2009.

P.M. Tenorio Cavalcante, M. Dondi, G. Guarini, M. Raimondo, G. Baldi, Colour performance of ceramic nano-pigments, Dyes and Pigments, 80, 2, 226-232, 2009.

M. Raimondo, C. Zanelli, M. Dondi, G. Guarini, V. Biasini, D. Gardini, Surface properties of porcelain stoneware tiles: the influence of different protective coatings, Proceedings of IX Qualicer, Castellon (Spain) February 12-15, 2006. P.BC 325-333

Dondi M., Ercolani G., Guarini G., Melandri C., Raimondo M., Almendra E.R., Cavalcante Tenorio P.M., The role of surface microstructure on the resistance to stains of porcelain stoneware tiles. Journal of the European Ceramic Society, 25, 357-365, 2005.

STRUMENTI E PROCESSI:

La progettazione e realizzazione di ceramiche industriali con prestazioni fotocatalitiche, altamente idrofiliche o, al contrario, superidrofobiche e oleofobiche, richiedono la messa a punto di processi innovativi di deposizione dei rivestimenti funzionali con valutazione della dipendenza delle proprietà di bulk (chimico-fisiche, meccanico-tribologiche, termiche, microstrutturali), di superficie (composizione, struttura e morfologia) e funzionali (attività catalitica, bagnabilità e durabilità nel tempo) possedute dai prodotti. La funzionalizazione dei materiali da costruzione con ossidi semiconduttori può essere eseguita con tecniche di deposizione digitali o a rulli, seguita dalla cottura dei materiali con cicli termici appropriati in modo da preservare le funzionalità richieste. Parametri estremamente importanti da valutare sono la resistenza e l’adesione dei rivestimenti funzionali e la loro durabilità nel tempo

Superfici ad elevata idrofobicità possono essere realizzate per deposizione via spin coating o dip coating di precursori di ossidi sintetizzati per via sol-gel. In tutti i casi, l’ISTEC è in grado di supportare la progettazione e realizzazione dei prodotti, nonché di offrire le tecniche analitiche più idonee alla caratterizzazione dei prodotti finali.

PRINCIPALI COLLABORAZIONI SCIENTIFICHE:

  • Università di Modena e Reggio Emilia
  • ITC-CNR Milano
  • Università di Bergamo-Dipartimento di Ingegneria Ambientale
  • Università di Torino-Dipartimento di Chimica ambientale
  • Università di Salerno- Dipartimento di Ingegneria Industriale
  • ENEA, Unità UTTMATF (Faenza)
  • Ce.Ri.Col, Centro Ricerche Colorobbia - Sovigliana Vinci (FI)