GREENER - Verso nanocompositi multi-funzionali, efficienti, stabili ed eco-compatibili a base bio-plastica di interesse tecnologico tramite immobilizzazione di nanoparticelle funzionalizzate e molecole stabilizzanti

    Progetto: Research project

    Description

    Questa proposta di progetto multidisciplinare è finalizzato alla formulazione di nanocompositi sempre più verdi, di interesse tecnologico ed indirizzati verso due mercati globali in forte espansione: il mercato della bio-plastica e quello dei nanomateriali.Lo scopo generale del progetto è lo sviluppo di una piattaforma tecnologica innovativa di materiali nanocompositi multifunzionali a base bio-plastica che siano “eco-compatibili”, sicuri, stabili, riciclabili, e quindi ad alto valore aggiunto, e pertanto utilizzabili nella formulazione di nuovi prodotti con tangibili benefici industriali e sociali.Nonostante gli innumerevoli vantaggi e le proprietà uniche dei materiali nanocompositi a base polimerica, l’utilizzo di nanomateriali su larga scala ha sollevato dibattiti sui potenziali rischi per la salute, l’ambiente e la sicurezza. Preoccupano, infatti, le nano dimensioni delle particelle che insieme alle molecole a basso peso molare (stabilizzanti ed altri additivi) potrebbero migrare nella superficie esterna dei manufatti preparati a partire da nanocompositi a base polimerica. Inoltre, alcune proprietà interessanti e stimolanti delle nanoparticelle possono influenzare negativamente le prestazioni dei nanocompositi a base polimerica. L’immobilizzazione e/o il confinamento all’interno della matrice polimerica sia delle nanoparticelle che delle molecole stabilizzanti è considerata una strategia vincente per la soluzione del problema nanoparticelle e macromolecole funzionali e/o stabilizzanti verranno appositamente preparate ed immobilizzate/confinate (legate) sulla bioplastica per ridurre in maniera drastica il rischio di rilascio nell’ambiente durante le fasi di produzione, utilizzo, fine vita e riciclo dei manufatti preparati con questi materiali.Gli obiettivi di questa proposta saranno realizzati attraverso l’applicazione di concetti chimici innovativi per lo sviluppo di materiali nanocompositi “eco-compatibili”da utilizzare in applicazioni dove sono richiesti vincoli restrittivi circa il rilascio di molecole in superficie. Il raggiungimento di risultati e soluzioni valide per la formulazione di nanocompositi “verdi” di interesse tecnologico sarà possibile attraverso la collaborazione di cinque Unità di ricerca, ciascuna delle quali con competenze specifiche differenti, ma complementari. Partendo dalla selezione dei materiali, attraverso specifiche modifiche chimiche, formulazioni, e studi sulla lavorazione e il riciclo, verranno presi in esame tutti gli aspetti fondamentali nell’ottica delle applicazioni pratiche. Il progetto offre, pertanto, vantaggi significativi a tutti i livelli:-a livello personale, per ogni Unità di Ricerca: - possibilità di lavorare in gruppo, in cui ogni Responsabile di Unità abbia competenze specifiche e complementari fra di loro, - possibilità di scambiare esperienze e risultati,- possibilità di arricchire le competenze personali,-a livello di ricerca: l’approccio multidisciplinare permetterà di risolvere problemi che non potrebbero essere, altrimenti, risolti adeguatamente.Nello specifico, il progetto sarà organizzato in cinque diversi “pacchetti di lavoro”, e per ogni fase operativa saranno fissati degli obiettivi specifici da raggiungere. Dal punto di vista strettamente organizzativo, saranno preventivamente stabiliti i deliverables e gli eventi cardine (milestones).Lo studio iniziale prevede la selezione di opportune tipologie di molecole stabilizzanti e di nanoparticelle, sulla base delle esperienze in tema di funzionalizzazione di materiali polimerici e modifica di nanotubi di carbonio e nanoparticel

    Layman's description

    Lo scopo di questo progetto è quello di sviluppare nanocompositi multifunzionali a matrice bio-plastica, efficienti, sicuri, stabili, “verdi” e di interesse tecnologico, mediante immobilizzazione/innesto e/o confinamento di nanoparticelle funzionalizzate e molecole stabilizzanti. I risultati di questo progetto rappresentano un'opportunità unica per promuovere innovazione e trasferimento tecnologico di aspetti fondamentali, sia a livello scientifico che tecnologico, in diversi settori industriali. Inoltre, il progetto sarà svolto da un gruppo di unità di ricerca con competenze complementari e multidisciplinari che perseguiranno l'obiettivo mediante l'applicazione di concetti chimici innovativi fino all'ottenimento di materiali nanocompositi “verdi” per diversi tipi di applicazione.Le finalità del progetto saranno raggiunte attraverso cinque obiettivi principali tra di loro correlati (vedi Figura 1). Una breve descrizione dei principali obiettivi del progetto è riportata di seguito:Obiettivo 1 – Sintesi chimica ed innesto/immobilizzazione di molecole stabilizzanti reattive su macromolecole di natura bio-plasticaLo scopo è la modifica di macromolecole di natura bio-plastica mediante innesto/immobilizzazione di molecole stabilizzanti. Questo primo obiettivo verrà raggiunto mediante sintesi di idonee molecole stabilizzanti (antiossidanti e stabilizzanti UV) e loro successivo innesto sulle macromolecole bio-plastiche precedentemente selezionate. Obiettivo 2 – Sviluppo di speciali nanoparticelle ibride funzionalizzatePreparazione di nanoparticelle ibride con doppia funzionalità: immobilizzazione/innesto sulla superficie delle nanoparticelle sia di gruppi stabilizzanti che di gruppi funzionali in grado di migliorare la dispersione e favorire l'immobilizzazione e/o il confinamento delle nanoparticelle nella matrice polimerica. Per la preparazione delle strutture ibride verranno presi in esame nanotubi di carbonio (CNT), idrotalciti (HT) e silsesquiossani oligomerici poliedrici (POSS). Inoltre, verranno utilizzate anche nanoparticelle di origine naturale per preparare nanocompositi potenzialmente sempre più verdi.Obiettivo 3 – Sviluppo di nuovi materiali nanocompositi, stabili ed eco-compatibili, contenenti nanostrutture immobilizzate e macromolecole funzionalizzate di natura bio-plasticaFormulazione di nanocompositi polimerici verdi contenenti molecole stabilizzanti e nanoparticelle, entrambe immobilizzate e/o confinate all'interno della matrice. Questi nuovi materiali verranno prodotti applicando tecnologie ecosostenibili ed innovative e mediante processi di trasformazione reattiva allo stato fuso.Obiettivo 4 – Caratterizzazione e valutazione delle proprietà е delle prestazioniCaratterizzazione delle molecole antiossidanti reattive appositamente sintetizzate, delle nanoparticelle ibride e delle macromolecole bio-plastiche funzionalizzate. Valutazione delle proprietà dei nanocompositi, in particolare delle proprietà meccaniche e chimiche prima e dopo invecchiamento. Studio della biodegradazione. Obiettivo 5 – Potenziale riciclo dei materiali “verdi” nanocompositi a matrice bio-plastica Valutazione del mantenimento delle caratteristiche fisiche e meccaniche delle nanoparticelle ibride funzionali, delle macromolecole bio-plastiche funzionalizzate e dei nano compositi, al fine di valutare il loro possibile riciclo. Questo obiettivo rappresenta un logico studio conclusivo del fine vita di questi innovativi e verdi nanocompositi polimerici.
    StatoAttivo
    Data di inizio/fine effettiva1/1/10 → …