Ingegneria dei Materiali e Nanotecnologie
L'area conduce attività di ricerca nei campi della chimica dei materiali, della scienza e ingegneria dei materiali e della bioingegneria, discipline fortemente integrate tra loro. I temi di ricerca affrontati si collocano in ambiti strategici e innovativi quali: nanotecnologie, biotecnologie, materiali da fonti rinnovabili e circular economy.
In particolare, le attività svolte riguardano la progettazione e sintesi di materiali, processi di produzione e trasformazione, caratterizzazione e modellizzazione di proprietà chimico-fisiche in funzione delle applicazioni, tecniche di modifica, con particolare riferimento alla micro e nanostrutturazione di materiali, e impiego di materiali funzionali per il manifatturiero, l'ambiente, l'energia e la salute.
Tali attività rispondono alle attuali richieste di innovazione e sostenibilità nel campo dei materiali in ampi settori di impatto ambientale, tecnologico, economico e sociale, come il settore delle bioplastiche, dei materiali per microelettronica, per l'energetica, per le costruzioni, la durabilità e il patrimonio culturale e per le scienze e tecnologia della vita, includenti i biomateriali, gli "scaffold" intelligenti per le strategie di ingegneria tissutale e i materiali per il rilascio di farmaci.
Il settore supporta il corso di Laurea Magistrale in Materials and Nanotechnology che, grazie a un’impostazione scientifica marcatamente interdisciplinare, mira a formare esperti nel campo dei materiali e delle tecnologie di produzione e trasformazione sia dei materiali strutturali (metallici, ceramici, polimerici e compositi), sia di quelli funzionali (materiali avanzati per l’industria micromeccanica, elettronica e biomedica).
Principali Attività di Ricerca
Progettazione, lavorazione e caratterizzazione termo-meccanica di materiali polimerici e biopolimerici eco-compatibili
In questa linea di ricerca si parte dalla messa a punto dei parametri di processo di estrusione (anche attraverso l'ausilio di software di simulazione e DOE) per ottenere miscele polimeriche e biopolimeriche, studiando anche i processi di riciclo, come gli agenti nucleanti possano modificare la cristallinità dei biopolimeri e come additivi possano influenzare la morfologia finale. Vengono condotte indagini anche su estrusione reattiva e studi sulla compatibilizzazione di miscele.
Progettazione, produzione e caratterizzazione termo-meccanica dei biocompositi
Studiando la realizzazione di biocompositi con una distribuzione uniforme di scarti agro-industriali, cariche e fibre naturali (la fase dispersa) nella matrice polimerica, l'obiettivo è quello di superare l'attuale divario di prestazioni tra le plastiche tradizionali e le soluzioni sostenibili (biobased, bio-riciclabili, ecc.) attraverso simulazioni teoriche accompagnati da un efficace lavoro sperimentale in tutte le fasi.
Analisi e modellazione micromeccanica della frattura
L'obiettivo di questa attività di ricerca è quello di comprendere e controllare, attraverso un'accurata lavorazione, le relazioni tra struttura e proprietà nei polimeri e nei compositi, con particolare interesse per la tempra, l'adesione interfasica, i processi di deformazione micromeccanica, la meccanica della frattura e la modellazione micro e macro-meccanica.
Trattamenti inorganici nanostrutturati per materiali avanzati e applicazioni nel settore dei beni culturali
La preparazione di sospensioni acquose di nano-calcite in un reattore semi-industriale e la loro applicazione come consolidante nel restauro del patrimonio culturale è stata esplorata su antichi monumenti in pietra nell'ambito di un progetto Europeo (Nano-Cathedral). Sono stati inoltre effettuati trattamenti idrofobici sulla superficie delle nanoparticelle, per ampliare le loro possibili applicazioni nei nanomateriali avanzati.
Produzione di Compositi a Matrice Ceramica (CMCs) per applicazioni ad alta temperatura
Un innovativo impianto pilota di Infiltrazione Chimica in fase Vapore assistita da riscaldamento a Microonde è stato realizzato per la produzione di CMCs a base di SiC. L’elevata tenacità, bassa densità ed alta resistenza agli stress termici rende questi materiali attraenti per applicazioni in ambienti aggressivi.
Micro e Nanomateriali organici biopolimerici per superfici e prodotti sani e sicuri
Nanomateriali specifici come le nanofibrille di chitina e la nanocellulosa sono stati utilizzati per le modifiche superficiali di substrati come la cellulosa, i tessuti nanostrutturati o le bioplastiche per lo sviluppo di prodotti funzionali, sostenibili e biocompatibili nei settori dell'imballaggio, della cura della persona, sanitario e cosmetico, considerando anche preziose molecole attive rinnovabili.
Materiali per applicazioni biomediche
Fibre/particelle bioattive tramite elettrofilatura/spray
(Bio)stampa 3D di scaffold polimerici
Modellazione multiscala di materiali
Analisi biologica
Analisi e sviluppo di materiali e dispositivi con specifiche proprietà elettriche ed elettro-meccaniche
Questa attività di ricerca è focalizzata sullo studio delle proprietà elettriche, meccaniche ed elettromeccaniche in materiali di tutte le classi e con differenti approcci: dal design di nuovi materiali, all'analisi delle loro proprietà fino allo sviluppo di dispositivi, particolarmente, sebbene non esclusivamente, nei settori dei materiali per applicazioni biomediche, biomimetiche e robotiche.
