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PROGRAMMA DI MONITORAGGIO DELLO STATO DELLA RICERCA UNIVERSITARIA NEL TRIVENETO
UNIVERSITARIA NEL TRIVENETO
UNIVERSITARIA NEL IN TEMA DI NUOVI MATERIALI POLIMERICI
Prof Michele MODESTI
Prof. Michele MODESTI
Università di Padova
Dipartimento di Processi Chimici dell’Ingegneria
INDICE
• Ambiti monitorati
• Situazione generale della ricerca universitaria
• Principali programmi di ricerca
• Riferimento a imprese/player privati che si distinguono per
ricerca
i
ed
d innovazione
i
i
collegate
ll t alle
ll Università
U i
ità
• Ricerche eccellenti e casi da prendere come esempi di successo
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
AMBITI MONITORATI
MATERIALI POLIMERICI DI BASE
MATERIALI POLIMERICI DI BASE
• termoplastici;
• termoindurenti;
• elastomeri;
• espansi.
NUOVI MATERIALI MODIFICATI OGGETTO DI RICERCA
•Nano compositi polimerici (Clay/Polymer Nanocomposites).
•Polimeri elettricamente (Carbon Nanotubes Polymer
Metal/Polymer Nanocomposites).
•Nanofibre.
•Espansi a struttura cellulare.
•Bioplastiche e materiali biodegradabili (es. PET green).
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Nanocomposites
or
by
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AMBITI DI INNOVAZIONE
Ambiti innovativi legati ai processi di produzione ed alle applicazioni sui prodotti:
• Innovazioni di processo:
esempio delle aziende UNIteam, INGLASS‐HRS
• Innovazione di prodotto:
vari esempi industriali (FITT group, Sole, Soteco, Fracasso, ecc.)
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SITUAZIONE UNIVERSITARIA
UNIVERSITA’ DEL NORD‐EST CHE SVOLGONO ATTIVITA’ DI RICERCA NELL’AMBITO DELLE
MATERIE PLASTICHE:
Università di Padova (Vicenza e Rovigo)
Gruppo Ingegneria dei polimeri diretto dal Prof. Modesti
Gruppo materiali compositi diretto dal Prof. Quaresimin
pp
p
Gruppo di scienza dei polimeri diretto dal Prof. Marigo
Gruppo di Processing diretto dal Prof Bariani/Lucchetta
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SITUAZIONE UNIVERSITARIA
UNIVERSITA’ DEL NORD‐EST CHE SVOLGONO ATTIVITA’ DI RICERCA NELL’AMBITO DELLE
MATERIE PLASTICHE:
Università di Trento
Gruppo polimeri e compositi diretto dal Prof. Amabile Penati
Gruppo biopolimeri diretto dal Prof. Claudio Migliaresi STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
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SITUAZIONE UNIVERSITARIA
UNIVERSITA’ DEL NORD‐EST CHE SVOLGONO ATTIVITA’ DI RICERCA NELL’AMBITO DELLE
MATERIE PLASTICHE:
Università di Trieste
Gruppo di modellistica dei nano compositi diretto dal Prof. M.Fermeglia Gruppo di reologia diretto dal Prof. Romano Lapasin STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
SITUAZIONE UNIVERSITARIA
P i i li tematiche
Principali
i h di ricerca
i
nell Nord‐Est
N d E Italia
I li (TRIVENETO):
(TRIVENETO)
Leghe polimeriche
Ingegneria delle formulazioni
d ll f
l
Nanocompositi polimerici
Elettrospinning
Bioplastiche
Espansi rigidi isolanti termici poliuretanici
Espansi flessibili viscoelastici Comportamento al fuoco di sistemi polimerici
Riciclo delle Materie Plastiche
Membrane multifunzionali
Polimeri elettricamente conduttori
Mi
Micro and Precision Forming of polymers.
dP i i F
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SITUAZIONE UNIVERSITARIA
Principali tematiche di ricerca nel Nord‐Est
Nord Est Italia (TRIVENETO):
(TRIVENETO)
Geometrical Metrology for Precision Engineering and Nanotechnologies
Si l i
Simulazione del processo di stampaggio a d iniezione
d l
di t
i di i i
Caratterizzazione morfologica e strutturale di polimeri di sintesi
Caratterizzazione morfologica e strutturale di nano compositi a base polimerica
Analisi forense di polimeri
a s o e se d po e
Micro injection molding of polymer and ceramic parts
Replication of micro‐structured surfaces
Injection molding of weld‐less and high surface quality parts
Injection molding of bonded magnets Hybrid forming processes for polymer‐metal macro composites
Design and manufacture of micro molds for replication of polymers, metals and ceramics
Advanced surface characterization at micro and nanoscale
Advanced surface characterization at micro and nanoscale
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SITUAZIONE UNIVERSITARIA
Principali tematiche di ricerca nel Nord‐Est Italia (TRIVENETO):
Numerical simulation of the micro injection molding process
Polymer rheology under micro‐scale process conditions
Modellistica molecolare multiscala per materiali nano strutturati
Analisi sperimentale del comportamento reologico
D fi i i
Definizione e la validazione di modelli adatti a descrivere le proprietà reologiche in campo lineare e non
l
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Correlazione delle proprietà con le caratteristiche strutturali dei sistemi polimerici
Progettazione, fabbricazione e caratterizzazione di materiali compositi Materiali polimerici: proprieta’ termiche, meccaniche, dinamico meccaniche, viscoelastiche
p
p p
,
,
,
Polimeri e compositi degradabili e biodegradabili
Interfacce e adesione in materiali compositi
Biomateriali e protesi
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SITUAZIONE UNIVERSITARIA
P i i li tematiche
Principali
t
ti h di ricerca
i
nell Nord‐Est
N d E t Italia
It li (TRIVENETO):
(TRIVENETO)
Materiali e procedimenti di ingegneria tissutale Id
Idrogeli
li
Bagnabilità e modifiche superficiali
Processi di filatura (melt spinning)
Miscele polimeriche
Miscele polimeriche
Polimeri e compositi a memoria di forma
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SITUAZIONE UNIVERSITARIA
GRUPPO DI SCIENZA DEI POLIMERI
Prof. A. MARIGO
Dipartimento di Scienze Chimiche
Università di Padova
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GRUPPO DI SCIENZA DEI POLIMERI
Tematiche principali:
• Caratterizzazione morfologica e strutturale di polimeri di sintesi;
• Caratterizzazione morfologica e strutturale di nano compositi a base Caratterizzazione morfologica e strutturale di nano compositi a base
polimerica;
• Analisi forense di polimeri;
A li i f
di li
i
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GRUPPO DI SCIENZA DEI POLIMERI
Attrezzature disponibili:
Attrezzature disponibili:
• Diffrattometro a raggi X ad alto angolo GD 2000 (Ital Structures) con geometria in
trasmissione
• Diffrattometro in riflessione Philips X’Pert PRO, dotato di dispositivo di variazione della
temperatura e di attachment per la diffrazione ad angolo radente
• Diffrattometro a basso angolo Mbraun con camera di Kratky
• Calorimetro differenziale a scansione (DSC) TA Instruments mod. 2920
• Termogravimetria accoppiata a DSC (TGA‐DSC) TA Instruments SDT 2960
• Microscopio
Mi
i ottico
i in
i luce
l
polarizzata
l i
L i DM‐LP
Leica
DM LP 100
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GRUPPO DI SCIENZA DEI POLIMERI
P
Personale:
l
• Prof.Antonio Marigo
• Dr.ssa Carla Marega
• Dr.Valerio Causin
• Dr.ssa Roberta Saini
• Dr.Ramesh Neppalli
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GRUPPO DI SCIENZA DEI POLIMERI
Progetti di ricerca di particolare rilevanza:
Collaborazione con il Centro Ricerche “G.Natta” della Lyondell‐Basell di Ferrara,
che ha portato ad importanti risultati nello studio delle correlazioni struttura‐
proprietà di poliolefine e, più recentemente, di nanocompositi a base
poliolefinica.
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SITUAZIONE UNIVERSITARIA
Precision Manufacturing Engineering Group
Laboratory of Polymer Processing
Prof. P. Bariani
Dipartimento di Innovazione Meccanica e Gestionale
Università di Padova
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
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Precision Manufacturing Engineering Group
Tematiche principali:
• Micro injection molding of polymer and ceramic parts
Micro injection molding of polymer and ceramic parts
• Replication of micro‐structured surfaces
• Injection molding of weld‐less and high surface quality parts
• Injection molding of bonded magnets Injection molding of bonded magnets
• Hybrid forming processes for polymer‐metal macro composites
• Design and manufacture of micro molds for replication of polymers, metals and ceramics
• Advanced surface characterization at micro and nanoscale
• Numerical simulation of the micro injection molding process
• Polymer rheology under micro‐scale process conditions
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
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Precision Manufacturing Engineering Group
Attrezzature disponbili:
Attrezzature disponbili:
Polymer processing:
• Micro injection molding machine (Battenfeld
Micro injection molding machine (Battenfeld MicroPower 15)
• All‐electric injection moulding machine (Engel E‐motion 440/100)
• Lab single‐screw extruder (HAAKE PolyLab OS)
Material characterization:
•
•
•
•
•
•
Rotational rheometer (TA Instruments ARES)
Twin‐bore capillary rheometer (CEAST RHEO 2500)
Universal testing machine with environmental chamber (MTS)
Optical 3D extensometer (GOM ARAMIS)
Split Hopkinson pressure bar
Charpy pendulum (CEAST Resil Impactor)
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Precision Manufacturing Engineering Group
Attrezzature disponbili:
Attrezzature disponbili:
Tooling:
• Micro EDM milling machine (Sarix SX‐200)
SX 200)
• 5 axis ultraprecision diamond machining system (Kugler Micromaster 5X)
Geometrical metrology:
• Multisensor measuring machine WERTH Video Check IP 400
• Coordinate measuring machine ZEISS Prismo VAST 7
• Dual core 3D measuring microscope that combines confocal and interferometry
technology (Leica DCM 3D)
• 3D laser triangulation scanner 3Shape D‐250
• Digital roughness tester ZEISS‐TSK Surfcom 1400A
• Atomic force microscope (AFM) DME Dualscope 95‐200
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
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Precision Manufacturing Engineering Group
Personale:
3 Professor
3 researchers
3 post doc
6 Ph.D. students
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Precision Manufacturing Engineering Group
Progetti di ricerca di particolare rilevanza:
Progetti di ricerca di particolare rilevanza:
•Brite‐Euram EFFORTS “Enhanced framework for forging design using reliable three‐
dimensional simulation” 1999‐2002
•Brite‐Euram FAT‐LIFE “Optimisation of the service life of production tools in hot forging,
di casting
die
i and
d glass
l
f
forming
i by
b minimising
i i i i the
h risks
i k related
l d to thermal
h
l fatigue”
f i ” 1999‐
999
2002
•Thematic Network WAFAM “Warm
Warm forging of advanced metal alloys
alloys” 1999‐2002
•Growth IMPRESS “Improving of Precision in forming by simultaneous modelling of
p
p
system”
y
2001‐2005
deflections in workpiece‐die‐press
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Precision Manufacturing Engineering Group
Progetti di ricerca di particolare rilevanza:
Progetti di ricerca di particolare rilevanza:
•Craft RING “An integrated system to check the dimensions of shaped rings during
production phase” 2003‐2005
•Eureka‐Factory DECOFOR “Innovative system for the design and control of a precision
f i process with
forging
i h integrated
i
d quality
li assurance”” 2003‐2007
2003 200
•Eureka‐Factory RINGING “Novel environment integrating process design and control for
the ring rolling of net shape complex profile products
products” 2003‐2006
•Eureka‐Factory FANSYS “Decision Support System for Accurate Prediction of Noise
Emission and Functional Performances of Fans” 2004‐2008
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
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Precision Manufacturing Engineering Group
Progetti di ricerca di particolare rilevanza:
Progetti di ricerca di particolare rilevanza:
•Network of Excellence Coordinated Action VIF “Virtual Intelligent Forging” 2004‐2008
•CORNET Lorcot "Load related design of coatings for forming tools“ 2008‐2010
•LEONARDO MAIATZ Simulform 2008‐2010
•TEMPUS WBC‐Vmnet 2008‐2010
•7° FP "Research Fund for Coal and Steel" "Green press hardening steel grades“ 2010‐2012
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SITUAZIONE UNIVERSITARIA
Gruppo di “Modellistica molecolare multiscala
materiali nano strutturati”
Prof. M. Fermeglia
Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell’Informazione
Università di Trieste
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Gruppo modellistica molecolare multiscala materiali nano strutturati
Tematiche principali:
Tematiche principali:
L’obiettivo dell’attività di ricerca è di sviluppare tecniche di simulazione molecolare multiscala per lo studio di
materiali nanostrutturati. Elemento fondamentale dell’attività di ricerca è la modellistica molecolare multiscala, un
insieme di tecniche operanti ciascuna ad un livello nella scala dei tempi e delle lunghezze, che vengono integrate
tra loro. Il fine ultimo è quello di descrivere tutte le caratteristiche del materiale analizzando le cause che le generano,
dalla reattività a livello elettronico fino alle proprietà macroscopiche anche in condizioni di processo. Lo strumento si
presta a diverse applicazioni: questa attività di ricerca si occupa del campo delle nanotecnologie focalizzandosi su
materiali polimerici nanostrutturati.
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Gruppo modellistica molecolare multiscala materiali nano strutturati
Tematiche principali:
• Simulazione di nanocompositi polimero argilla
• Simulazione di sistemi contenenti nano particelle sferiche. • Simulazione molecolare in campo ambientale
Simulazione molecolare in campo ambientale
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
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Gruppo modellistica molecolare multiscala materiali nano strutturati
Personale:
• M. Fermeglia
M Fermeglia
• Sabrina Pricl
• Radovan Toth
• Paola Posocco
• Maria Silvia Paneni
• Erik Laurini
• Andrea Mezgez
• Marco Parenzan
• Daniel Romero
• Giancarlo Todone
• Francesca Santese
Francesca Santese
• Valentina Del Col
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Gruppo modellistica molecolare multiscala materiali nano strutturati
Apparecchiature disponibili:
• Hardware locale: 18 Processori Intel Xeon 32 bit dedicati al calcolo,
calcolo 10 processori Intel Xeon
dedicati a Workstation grafiche con schede video avanzate; 8 Processori SGI utilizzati sia per calcolo
che per rendering grafico; 2 Terabyte storage su StorageAreaNEtwork; un server database ed un
server Web; un numero imprecisato di workstation, notebook, stampanti ed attrezzature di rete.
• HW GPU per calcoli di dinamica molecolare
• Cluster dedicato alla dinamica molecolare: 64 nodi AMD Opteron
• Hardware di Ateneo condiviso: cluster di calcolo parallelo con 60 processori, 120 GB di memoria, 2
TB di spazio disco, con una potenza di calcolo aggregata di 245 Gflops.
• Software: Accelrys’s Materialo Studio; Matsim’s Palmyra; CULGI; AMBER; Cosmologic’s
Cosmotherm e Turbomole; Fluidix.
• Tool di sviluppo: linguaggi e ambienti di sviluppo vari; motori data base.
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Gruppo modellistica molecolare multiscala materiali nano strutturati
Progetti di particolare rilevanza :
• MOMO: Innovative Molecular modeling approach to up grade polymeric materials from post
industrial rejects, Commissione Europea, progetto triennale 2005‐08
• MULTIPRO: Design of “tailor to made” MULTIfunctional organic materials by molecular modelling of
structure property relationship,
l
h experimentation and
d PROcessing, Commissione Europea, progetto
triennale 2006‐09
y
, Innovative sensor‐based p
procesingg technology
gy of nanoscrutured multifunctioanl
• Multihybrids,
hybrids and composites, Commissione Europea, progetto quadriennale 2007‐10
• Nanomodel, Multi‐Scale Modelling of Nano‐Structured Polymeric Materials: From Chemistry to
Materials Performance,
Performance Commissione Europea,
Europea progetto triennale 2009‐12
2009 12
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Gruppo modellistica molecolare multiscala materiali nano strutturati
Progetti di particolare rilevanza :
i di
i l
il
Progetti Nazionali in collaborazione con Industrie
•Progetto RINAVE,Metodologie innovative di ricollocazione di materie plastiche nano composite per la sostituzione dei
compositi in fibra di vetro e matrice termoindurente, progetto biennale 2008‐2010. In collaborazioen con CRP – FIAT.
•Progetto POR FESR: GreenBoat: Sviluppo di una imbarcazione a basso impatto ambientale, Regione FVG, 2010 –
2013. In collaborazione con Green Boat, Cantieri Alto Adriatico, CRP – FIAT.
•Progetto Industria 2015: made in italy: NANOSTRATA: sviluppo di rivestimenti nano strutturati multifunzionali.
Ministero dello sviluppo economico,
economico 2010 – 2013.
2013 In collaborazione con LAFER S.p.A,
S p A F.M.
F M S.r.l.,
S r l BONFIGLIOLI
RIDUTTORI S.p.A., GENTILINI POWER‐TRAIN S.r.l., CENTRO RICERCHE FIAT S.C.p.A., KENDU S.COOP., ESJOTECH S.R.L.,
KENNAMETAL ITALIA S.p.A., EUROSTAMP S.n.c., AZ FIUS S.p.A., 3D STUDIO ENGINEERING S.r.l., ROSLER ITALIANA
S.R.L., ALENIA AERONAUTICA S.p.A., SOMASCHINI S.p.A., AUNDE ITALIA S.p.A., CAPITANIO CAMILLO, COBRAPLAST
S.r.l., , FIDIVI TESSITURA VERGNANO S.p.A., FLUID‐O‐TECH S.R.L., INDESIT COMPANY S.p.A., INNOVA S.p.A., LUXOTTICA
S.R.L , MAGNETI MARELLI S.p.A., PLASMA SOLUTION S.R.L., PROTEC SURFACE TECHNOLOGIES S.r.l. , PROTIM LAFER
S.p.A. , TECNA S.r.l. , VALCUCINE S.p.A.
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Schio, 15 Giougno 2011
SITUAZIONE UNIVERSITARIA
Gruppo di “Reologia di sistemi complessi”
Prof. R. Lapasin
Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell’Informazione
Università di Trieste
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Gruppo reologia di sistemi complessi
Tematiche principali:
• l’analisi sperimentale
p
del comportamento
p
reologico
g
di sistemi p
polimerici in
condizioni differenti di deformazione e di flusso,
• la definizione e la validazione di modelli adatti a descrivere le proprietà
reologiche in campo lineare e non,
• la correlazione di tali p
proprietà
p
con le caratteristiche strutturali dei sistemi e con
le interazioni tra i componenti,
• la previsione del comportamento macroscopico.
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Gruppo reologia di sistemi complessi
Personale:
• Romano Lapasin
• Mario Grassi
• Mirna Cerovaz
• Federica Mantovani
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Gruppo reologia di sistemi complessi
Apparecchiature:
• Rheostress Haake RS150 (reometro a sforzo controllato)
• Rotovisco Haake RV20/CV100 (reometro a deformazione controllata)
• Viscosimetro Haake
Viscosimetro Haake VT550 (viscosimetro a deformazione controllata)
VT550 (viscosimetro a deformazione controllata)
• Tensiometro Krüss K12
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Gruppo reologia di sistemi complessi
Attività:
Prove reometriche per la determinazione di:
• curve di flusso (viscosità vs sforzo)( viscosità vs velocità di deformazione)
• creep/recovery, limite di scorrimento (yield stress)
• spettri meccanici (moduli viscoelastici lineari vs frequenza)
• tempo‐dipendenza e reversibilità (dipendenza delle proprietà materiali dalla storia di
deformazione)
• dipendenza delle proprietà materiali dalla storia termica)
• cinetiche di strutturazione o destrutturazione
• simulazione di condizioni di processo
Prove tensiometriche
P
i
i h per la
l determinazione
d
i i
di tensione
i
superficiale,
fi i l
tensione
i
interfacciale, CMC, CAC
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Gruppo reologia di sistemi complessi
Attività:
• Studio reologico di matrici polisaccaridiche e di paste da stampa contenenti coloranti reattivi.
• Matrici polimeriche a base di alginato per applicazioni nutraceutiche.
• Studio di miscele acquose polisaccaridi‐proteine.
• Materiali biopolimerici per formulazioni farmaceutiche mucoadesive.
• Studio di compositi epossidici a base di nanotubi e nanofibre di carbonio per applicazioni criogeniche.
• Studio di dispersioni di gel in soluzioni per applicazioni in campo biomedico.
• Studio di miscele ternarie di p
polisaccaridi a carica opposta
pp
per impieghi
p
p g nel campo
p dell’ingegneria
g g
tissutale
• Caratterizzazione reologica e modellazione di colate detritiche
• Studio di lattici stirene‐butadiene
• Studio reologico di fanghi provenienti dalla depurazione di reflui conciari ai fini del loro smaltimento in un impianto di oxy‐
combustione flameless
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
SITUAZIONE UNIVERSITARIA
Laboratorio Polimeri e Compositi
Prof A. Penati
Centro Interdipartimentale Tecnologie Biomediche
BIOTECH
Prof C. Migliaresi
g
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e Tecnologie
Industriali – Università di Trento
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Polimeri e compositi / BIOTECH
Tematiche di interesse:
•Progettazione, fabbricazione e caratterizzazione di materiali compositi
•Materiali polimerici: proprieta’ termiche, meccaniche, dinamico meccaniche, viscoelastiche
•Reologia
•Polimeri e compositi degradabili e biodegradabili
•Interfacce e adesione in materiali compositi
•Elettrospinning
•Biomateriali e protesi
•Materiali e procedimenti di ingegneria tessutale
•Idrogeli
•Bagnabilità e modifiche superficiali
•Processi di filatura (melt spinning)
•Miscele polimeriche
•Poliammidi
•Nanocompositi
• Polimeri e compositi a memoria di forma
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Polimeri e compositi / BIOTECH
Apparecchiature:
‐Dinamometri per prove meccaniche a controllo elettromeccanico (INSTRON) e servoidrualico (MTS) dotati di cella termostatica;
p p
p
py
‐Pendolo strumentato per prove di impatto Charpy e tensile (CEAST);
‐Analizzatori dinamico‐meccanici per fusi e solidi (Rheometrics, Polymer Lab, TA);
‐Calorimetri differenziali a scansione DSC, anche con modulazione (Mettler, TA);
‐Analisi termo gravimetrica TGA (Mettler), sistema di misura VICAT e della temperatura di distorsione al calore (ATS‐FAAR);
‐Apparecchiatura per determinazione Limit Oxygen Index (LOI);
‐Microscopio a forza atomica (NT‐MDT) con modalita' di misura STM, MFM, EFM ed AFAM;
‐Microscopi ottici (a contrasto di fase con fluorescenza, luce polarizzata, riflessione, trasmissione);
‐Microscopio confocale
Mi
i
f l
‐Spettro fotometro infrarossi ATR‐FTIR (Perkin Elmer);
‐Plasma in radiofrequenza;
‐Analizzatore di angolo di contatto in condizioni dinamiche (bilancia di Wilhelmy) e statiche;
‐Cromatografia in fase gel (GPC) accessoriata con sistema per l'analisi di amminoacidi,
C
t
fi i f
l (GPC)
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it
l' li i di
i
idi
‐Viscosimetri Ubbelhode;
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Polimeri e compositi / BIOTECH
Apparecchiature:
‐ Light scattering;
‐ Estrusore monovite per estrusione‐stiro di fibre (Friulfiliere);
‐Estrusore bi‐vite (Haake); ‐Miscelatore discontinuo (Haake);
‐Pressa per stampaggio ad iniezione (Arburg); ‐Pressa a piani caldi (Carver); ld (
)
‐Apparati per elettrospinning;
‐Macchina per l'avvolgimento filamentare;
‐Forni per trattamenti termici e sottovuoto; camere umido statiche; muffola;
‐Apparecchiature varie (liofilizzatore, centrifuga, piatti oscillanti,...);
h
(l f l
f
ll
)
‐Immunoblotting ed elettroforesi con densitometro per l'analisi dei gel;
‐Camera per colture cellulari;
‐Microscopio Elettronico a Scansione; ‐Disponibilità invecchiamento UV‐A e UV‐B.
Di
ibili à i
hi
UV A UV B
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Polimeri e compositi / BIOTECH
Personale:
Amabile Penati (PO)
( )
Claudio Migliaresi (PO)
Alessandro Pegoretti (PA)
Luca Fambri (PA)
Stefano Siboni (PA)
Claudio Della Volpe (R)
Antonella Motta (R)
Alfredo Casagrande (T)
Claudia Gavazza (T)
Lorenzo Moschini (T)
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Polimeri e compositi / BIOTECH
Progetti di ricerca europei:
•Pecticoat (Nanobiotechnology for the coating of medical devices)
(
gy
g
)
•NoE Expertissues (Ingegneria tissutale e medicina rigenerativa)
•NoE NanoFunPoly (nano compositi polimerici)
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Polimeri e compositi / BIOTECH
Progetti di ricerca con aziende:
•Tozzi Nord srl (pale eoliche: selezione materiali e progettazione)
(p
p g
)
•Aquafil SpA (compounding poliammidi; processi di filatura)
•New Cast Service srl (Rapid Prototyping SLS)
•Elantas Camattini spa (comportamento a fatica di adesivi strutturali)
•Luxottica spa (comportamento statico ed a fatica di giunti adesivi per titanio)
•Fresenius (Materiali per filtri ematici)
•Eurocoating (Geli iniettabili bioattivi)
•UFI Innovation Center (nuovi materiali polimerici per sistemi di filtrazione)
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
SITUAZIONE UNIVERSITARIA
GRUPPO DI INGEGNERIA DEI POLIMERI
Prof. M. MODESTI
Dipartimento di Processi Chimici dell’Ingegneria
Università di Padova
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
DPCI – GRUPPO DI INGEGNERIA DEI POLIMERI
Il gruppo svolge da più di 25 anni attività’ di ricerca
accademica ed in collaborazione con piccole e grandi
aziende del settore.
L’interazione
L
interazione con il mondo produttivo si traduce in
diversi tipi di attività, a seconda delle esigenze del
committente. Le forme di collaborazione più comuni
sono:
Effettuazione prove conto terzi con rilascio di
certificati
Gestione progetti di ricerca privati
Partnership scientifica in progetti di ricerca
finanziati dalla regione, ministero, progetti
europei
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
DPCI – GRUPPO DI INGEGNERIA DEI POLIMERI
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
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DPCI – GRUPPO DI INGEGNERIA DEI POLIMERI
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
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MASTER UNIVERSITARIO DI II LIVELLO
z
Chimica e tecnologia dei materiali macromolecolari - 2005
z
Chimica e tecnologia delle materie plastiche e dei nanocompositi
polimerici - 2006
z
Chimica e tecnologia dei materiali polimerici - 2008
z
Chimica e tecnologia
g dei materiali p
polimerici - 2009
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
ASSEGNI DI RICERCA (post PhD)
z
z
z
z
z
z
z
z
Estrusione reattiva per la preparazione di polimeri nanocompositi innovativi (UNI
(UNI-PD)
PD)
Membrane nanostrutturate per applicazioni industriali ottenute mediante tecniche di
electrospinning e electrospraying“ (UNI_PD)
Preparazione di nanocompositi polimerici via “melt blending”:ottimizzazione dei parametri di
processo e sviluppo di cariche inorganiche organo-modificate innovative (UNI-PD)
Processing, proprietà ed applicazioni industriali di materiali nanocompositi a matrice
termoplastica (FSE)
Decomposizione termica delle materie plastiche: identificazione e quantificazione delle
sostanze volatili. Proposta di innovativi sistemi di abbattimento di sostanze aereodisperse
nocive (FSE)
L’Industria delle Materie Plastiche: Potenzialità Applicative e Impatto ambientale: “Sviluppo
di Polimeri Nanocompositi ad Elevate Proprietà Barriera”;
Barriera ; (FSE)
L’industria delle materie plastiche: potenzialità applicative e impatto ambientale:
decomposizione termica delle materie plastiche: identificazione delle sostanze volatili (FSE)
Processi di electrospinning ed electrospraying per la preparazione di membrane
nanostrutturate per applicazioni industriali (INSTM)
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
DPCI – GRUPPO DI INGEGNERIA DEI POLIMERI
RICICLO CHIMICO E FISICO
COMPORTAMENTO AL FUOCO E
STABILITA’ TERMICA
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DPCI – GRUPPO DI INGEGNERIA DEI POLIMERI
ELETTROFILATURA PER LA
PRODUZIONE DI NANOFIBRE
MATERIALI COMPOSITI
NANOSTRUTTURATI
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
DPCI – GRUPPO DI INGEGNERIA DEI POLIMERI
FORMULAZIONE E PROCESSING MATERIALI POLIMERICI
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
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DPCI – GRUPPO DI INGEGNERIA DEI POLIMERI
FORMULAZIONE E PROCESSING MATERIALI POLIMERICI
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
DPCI – GRUPPO DI INGEGNERIA DEI POLIMERI
CARATTERIZZAZIONE MATERIALI POLIMERICI
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DPCI – GRUPPO DI INGEGNERIA DEI POLIMERI
CARATTERIZZAZIONE MATERIALI POLIMERICI
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DPCI – GRUPPO DI INGEGNERIA DEI POLIMERI
CARATTERIZZAZIONE MATERIALI POLIMERICI
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DPCI – GRUPPO DI INGEGNERIA DEI POLIMERI
Esempi di progetti di ricerca
‐ Responsabile Progetto di Ateneo dal titolo: Materiali innovativi costituiti da
Interpenetrating
p
g Polymer
y
Network caricati con nanofillers caratterizzati da elevate
prestazioni meccaniche e termiche. Importo 74.000,00 Euro (MIUR)
‐ Responsabile scientifico di un progetto biennale cofinanziato dalla regione Veneto (DOCUP
obiettivo 2, 2000‐2006 Misura 2.3, “Attività di ricerca e trasferimento tecnologico)) dal titolo:
Tecnologie innovative per la preparazione di Nanocompositi polimerici”, per un importo di
296.000,00 Euro.
‐ Responsabile scientifico di un progetto di ricerca a valere sulla L.R. 8 del 04.04.2003 (bando
2004) presentato tramite il distretto della gomma e delle materie plastiche dal titolo:
Sviluppo di nuovi materiali polimerici innovatvi nanostrutturati ad elevate prestazioni
fi i
fisico‐meccaniche
i h (M.I.N.S.),
(M I N S ) Euro
E
203 000 00
203.000,00
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DPCI – GRUPPO DI INGEGNERIA DEI POLIMERI
CASE STUDY 1
NANOCOMPOSITI A MATRICE POLIMERICA
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NANOCOMPOSITI POLIMERICI
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NANOCOMPOSITI POLIMERICI
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
NANOCOMPOSITI POLIMERICI
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
NANOCOMPOSITI POLIMERICI
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NANOCOMPOSITI POLIMERICI
PA nanocomposito
PA nanocomposito
PP talco
PA fibra vetro
1988 ‐ Presso i laboratori Toyota Central Research in Giappone, venne sintetizzato un Nylon 6
nanocomposito in seguito commercializzato dalla UBE Industries ed è attualmente utilizzato per
la realizzazione della “timing belt cover” nei motori delle vetture Toyota.
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Schio, 15 Giougno 2011
NANOCOMPOSITI POLIMERICI
Due vie possibili:
AUTOFORMULAZIONE:
RICHIEDE COMPETENZE NAL CAMPO DELLA FORMULAZIONE E DEL
PROCESSING, IN PARTICOLARE RELTIVAMENTE AL
COMPOUNDING/PRODUZIONE DI MASTERBATCHES MEDIANTE IMPIANTI DI
ESTRUSIONE.
PRODOTTI
O O
CO
COMMERCIALI:
C
ESISTONO DIVERSE SOCIETA’ (ES. POLYONE, NANOCYL) IN GRADO DI FORNIRE
MASTERBATCHES A BASE DI ADDITIVI NANOSTRUTTURATI PER UNA NOTEVOLE
GAMMA DI APPLICAZIONI.
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POLIMERI ELETTRICAMENTE CONDUTTORI
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
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POLIMERI ELETTRICAMENTE CONDUTTORI
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Dielectric properties
properties:: DEA
MWCNTs form
nano--capacitor
nano
CON
NDUCIBILI
ITY [S/m]
]
σ = ε ' '⋅2π f ⋅ ε 0
CONDITIONS: to 0.1Hz at 10,000 Hz – T=60
T=60°°C
OVER PERCOLATION, CONDUCIBILITY DOES
NOT DEPEND FROM FREQUECY
The continuos
plateau is
representative
of the ohmic
conduction
d
d
due
to a continuos
network of
nanotubes
embedded within
the matrix.
ELECTRIC PERCOLATION
THIS BEHAVIOR HAS BEEN PREVIOUSLY OBSERVED FOR SIMILAR SYSTEMS
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
P. Potshke et al. / Polymer 49 (2008) 974–984
Schio, 15 Giougno 2011
POLIMERI ELETTRICAMENTE CONDUTTORI
PC/ABS + MWCNTS
PC + MWCNTS
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
PNCs
PNCs:: GAS BARRIER EFFECT
SHELF‐LIFE
O2
CO2
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
PNCs
PNCs:: GAS BARRIER EFFECT/R&D
EFFECT/R&D
POLYMER BLENDS
1)
PET/PA
POLYMER BLENDS
PET – PA (aromatic)
PHYSICAL AND MECHANICAL
PROPERTIES
+
THERMAL PROPERTIES
ORGANICALLY MODIFIED
STRUCTURE AND MORPHOLOGY
LAYERED SILICATES
(OMLS)
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
2)
OMLS EFFECTS OF POLYMER
BLENDS PROPERTIES
Schio, 15 Giougno 2011
PNCs
PNCs:: GAS BARRIER EFFECT/R&D
EFFECT/R&D
OXYGEN
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
CARBON DIOXIDE
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DPCI – GRUPPO DI INGEGNERIA DEI POLIMERI
CASE STUDY 2
SINGLE POLYMER COMPOSITES (SPC)
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
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Esempi di successo – Single Esempi di successo Single Polymer Composites
Single Polymer
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Esempi di successo – Single Esempi di successo Single Polymer Composites
Single Polymer
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Esempi di successo – Single Esempi di successo Single Polymer Composites
Single Polymer
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Esempi di successo – New Esempi di successo –
Esempi di successo New Polymer Foams
New Polymer
CASE STUDY 3
NEW POLYMER FOAMS AS CORE MATERIALS IN
SANDWICH PANELS
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Esempi di successo – New Esempi di successo –
Esempi di successo New Polymer Foams
New Polymer
Wh t is
What
i a Sandwich
S d i h Panel?
P
l?
A sandwich structure is a type of composite material that is made by binding two
thin and stiff skins ((FRP with g
glass or carbon fiber,, metal,, etc.)) to a thicker core like
a foam.
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Esempi di successo – New Esempi di successo –
Esempi di successo New Polymer Foams
New Polymer
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Esempi di successo – New Esempi di successo –
Esempi di successo New Polymer Foams
New Polymer
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Esempi di successo – New Esempi di successo –
Esempi di successo New Polymer Foams
New Polymer
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
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Esempi di successo – New Esempi di successo –
Esempi di successo New Polymer Foams
New Polymer
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
Schio, 15 Giougno 2011
Esempi di successo Esempi
Esempi di successo –
di successo – New New Polymer Foams
New Polymer
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Esempi di successo – New Esempi di successo –
Esempi di successo New Polymer Foams
New Polymer
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
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Esempi di successo – New Esempi di successo –
Esempi di successo New Polymer Foams
New Polymer
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
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Esempi di successo – New Esempi di successo –
Esempi di successo New Polymer Foams
New Polymer
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Esempi di successo – New Esempi di successo –
Esempi di successo New Polymer Foams
New Polymer
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DPCI – GRUPPO DI INGEGNERIA DEI POLIMERI
CASE STUDY 4
APPLICAZIONI DELLE NANOFIBRE POLIMERICHE
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
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ESEMPI DI SUCCESSO
STATO DELLA RICERCA SU LEGHE POLIMERI E COMPOSITI
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L ATTENZIONE !
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Schio, 15 Giougno 2011