Sintesi in microemulsione di nanoparticelle di calcogenuri e sintesi di esacianoferrati e ossidi misti per compositi a base polimerica e loro caratterizzazione.

Progetto: Research project

Dettagli progetto

Description

Nelle ultime decadi si è assistito ad una notevole attività nel campo della scienza dei materiali rivolta alla sintesi e caratterizzazione di compositi a base metallica, polimerica e ceramica, le cui proprietà sono migliori e/o diverse nel tempo e nell'entità rispetto a quelle dei singoli componenti[1-5]. Tra questi, i compositi a base polimerica sono molto importanti e molto utilizzati per la loro leggerezza, facilità di fabbricazione e molte altre proprietà[6-10].La maggior parte dei lavori in letteratura[1-10] riguarda compositi a base polimerica contenenti fibre. I compositi con microparticelle suscitano un notevole interesse a causa del miglioramento di alcune proprietà [11-17]. Lo sviluppo delle nanotecnologie ha fornito interessanti prospettive alla possibilità di migliorare le prestazioni dei compositi[18-20] semplicemente introducendo come cariche nanoparticelle al posto di microparticelle.I nanocompositi vengono suddivisi in strutturali e funzionali. Nell’ambito di questo progetto verranno presi in considerazione i nanocompositi funzionali che presentano interessanti proprietà elettriche, ottiche e magnetiche.In particolare, si intendono preparare nanocompositi funzionali per inserimento di nanoparticelle di ossidi misti drogati con lantanidi, di ossidi mesoporosi, di calcogenuri, di esaciano ferrati e di nanotubi di carbonio. I nanomateriali verranno sintetizzati seguendo diverse metodologie, oltre a quelle classiche per via umida si utilizzeranno metodologie di sintesi in ambienti confinati che permettono un controllo fine delle proprietà delle nanoparticelle. Inoltre, in alcuni casi l’effetto dell’irradiazione a microonde sulla velocità, resa e proprietà dei materiali verrà indagato.Le dispersioni di nanoparticelle in matrici polimeriche, in collaborazione con l’unità di ricerca di Napoli, saranno condotte tramite melt compounding, evaporazione del solvente e tramite polimerizzazione in situ [21].I materiali prodotti, sia le nanoparticelle e le nanopolveri che i compositi saranno caratterizzati mediante varie tecniche spettroscopiche (tra cui: UV-Vis, FT-IR, fotoluminescenza e CP-MAS NMR), morfologiche (microscopie elettroniche a scansione e a trasmissione) e strutturali (diffrazione di raggi X, scattering a basso angolo di raggi X) al fine di ottenere informazioni sulle dimensioni, sulla polidispersione, sullo stato di aggregazione, sulla struttura cristallina e trovare una correlazione tra queste proprietà e quelle ottiche, elettriche o magnetiche.[1]Lloyd,D.J.Int.Mater.Rev. 39 (1994) 1.[2]Schwartz,M.M.Composite Materials Hand Book,McGraw Hill-Book,N.Y. 1983.[3]Rohatgi,P.K.;Das,S.;Ashtana,R.Int.Mater.Rev.31 (1986) 115.[4]Mahajan,Y.R.et al. Indian J.Technol. 28 (1990) 354.[5]Maiti,S.N. et al. J.Polym.Mater. 115 (1991) 59.[6]Umehawa,S. et al. Adv. Compos. 2 (1993) 12.[7]Mackawa,Z. et al. Composites 25 (1994) 37.[8]Kato,K. et al. J.Mater.Sci . 32 (1997) 5533.[9]Hornsby,P.P. et al. J.Mater.Sci. 32 (1997) 443.[10]Sinha,S.K. et al. J.Mater.Sci. 27 (1992) 3085.[11]Arina,M. et al. Polym. Eng. Sci. 19 (1979) 30.[12]Okamoto,M. et al. Polymer 41 (2000) 3887.[13]Maiti,S.N.; et al. J.Polym.Mater. 6 (1984) 181.[14]Lee,D.C. et al. J.Appl.Polym.Mater. 61 (1996) 1117.[15]Han,C.D. J.Appl.Polym.Mater. 18 (1974) 821.[16]Lee,D.C. et al. J.Appl.Polym. Mater. 68 (1998) 1997.[17]Cho,J.W. et al. Polymer 42 (2001) 1083.[18]Ng,C.B. et al. Nanostructured Mater. 12 (1999) 507.[19]Guido,K.B. Progr. Polym. Sci. 28 (2003) 83.[20]Pan,L.J. et al. Mater.Lett. 58 (2003) 176.[21]Althues H. et al. Chem.Soc.Rev. 36 (2007) 1454.

Layman's description

Il compito principale dell'UR di Palermo riguarda la sintesi e la caratterizzazione chimico-fisica di materiale nanostrutturato per l’inserimento in matrici polimeriche. L'obiettivo è quello di produrre materiali interessanti per la preparazione di nanocompositi per applicazioni optoelettroniche e magnetiche. Alcune polimerizzazioni in situ, ad esempio la preparazione del composito costituito da Ce:YAG-polimero trasparente da utilizzare per LED a luce bianca sarà effettuata in loco, il melt compounding per la dispersione di esacianoferrati e solfuri nanoparticellari e mesoporosi sarà effettuato in collaborazione con l'unità di ricerca di Napoli.L'UR di Palermo, inoltre, collaborerà con l'UR di Napoli per la caratterizzazione morfologia e strutturale dei compositi ottenuti.Una volta individuati i protocolli per la produzione dei materiali aventi le proprietà desiderate, il passaggio di scala delle procedure sintetiche per le nanopolveri sarà effettuato dall'UR di Milano.Le UR di Salerno e Modena collaboreranno per la caratterizzazione dielettrica dei materiali sintetizzati.Organizzazione temporale del programma dell'unita di ricerca di Palermo.Un'organizzazione, da intendersi più funzionale che temporale in quanto le varie fasi tenderanno a sovrapporsi e ad intersecarsi tra di loro, può essere così schematizzata:Fase 1: sintesi e caratterizzazione di nanopolveri di Ce:YAG.Fase 2: sintesi e caratterizzazione di silice mesoporosa MCM-41 funzionalizzata con metalli.Fase 3: sintesi e caratterizzazione di nanoparticelle di solfuri.Fase 4: sintesi di Coy[Fe(CN)6]•xH2O, con y compreso tra 1 e 2.Fase 5: preparazione di un composito polimerico trasparente contenente nanoparticelle di Ce:YAG, o mesoporosi, o esacianoferrati o solfuri.Fase 6: sintesi di derivati solubili di CNT e relativa realizzazione di compositi.Fase 7: caratterizzazione dei compositiNei dettagli il programma dell'unità di ricerca di Palermo si articola nei seguenti punti:a) sintesi di nanopolveri di yttrium aluminum garnet drogato con ioni Ce3+ (Ce:YAG) e caratterizzazione della struttura e delle proprietà funzionali.Le metodologie di sintesi verranno indirizzate verso l'ottenimento di nanoparticelle stabili e monodisperse di dimensioni inferiori a 60 nm. Lo YAG sarà drogato con ioni Ce3+ in concentrazioni comprese tra 0.1 e 5%. La strategia di sintesi che verrà utilizzata prevede la sintesi di idrossidi mediante coprecipitazione a partire da una soluzione di nitrati, in rapporti stechiometrici ben definiti, per aggiunta di ammoniaca. Durante la sintesi verranno controllati temperatura, pH e tempo di reazione. I precursori saranno sottoposti ad un trattamento termico nell'intervallo di temperature compreso fra 800 e 1200°C per tempi variabili da 1 a 12 ore per permettere la loro trasformazione nella fase cristallina garnet e di ottenere dimensioni delle particelle attorno ai 50 nm.Durante il processo di calcinazione verranno tenute sotto controllo la temperatura e il tempo per limitare la crescita e l'aggregazione delle nanoparticelle. Il trattamento di calcinazione sarà effettuato sia mediante apparecchiature convenzionali come la muffola che raggiunge la temperatura desiderata con una velocità di circa 10 gradi/min, sia individuando sistemi di riscaldamento più rapidi.Le caratteristiche del prodotto ottenuto mediante coprecipitazione saranno presi come riferimento per la messa a punto di nuove metodologie di sintesi funzionali ad ottenere un controllo fine della forma e delle dimensioni delle particelle. Si prevede di utilizzare il metodo Pechini (tecnologia sol-gel combina
StatoAttivo
Data di inizio/fine effettiva1/1/07 → …