RICERCA ITALIANA     

Nanotecnologie e funzionalizzazione delle superfici per il made in Italy (Made in Italy - Nanotech)

Università degli Studi Roma Tre

Abstract

L’obiettivo fondamentale del progetto di ricerca sarà quello di adottare alcune delle tecniche di ingegnerizzazione delle superfici attualmente in fase di sviluppo e/o industrializzazione in componenti caratteristici del Made in Italy che presentino evidenti necessità di implementazione delle proprietà funzionali di superficie, quali resistenza al graffio e agli urti, estetica, soft feeling, durevolezza, caratteristiche autopulenti.
Il progetto curerà la convergenza di competenze multidisciplinari di natura chimica, fisica e ingegneristica verso lo sviluppo di materiali e rivestimenti nanostrutturati, focalizzati principalmente allo soluzioni innovative per i settori automobilistico, nautico, della gioielleria, di complementi di arredo, dell’edilizia e dei beni culturali.
UO I:
La UO I, nell’ambito del progetto, svilupperà trattamenti idonei basati sulla tecnologia PE-CVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour deposition) al fine di realizzare film nanostrutturati di TiCx/a-C:H su manufatti in titanio caratterizzati da elevata durezza, rigidità superficiale e basso coefficiente di attrito con conseguente prevedibile aumento della resistenza al galling, all’usura e allo scratch.
L’attività di caratterizzazione della UO I sarà dedicata anche ai campioni prodotti dalle altre unità di ricerca, con l’obiettivo principale di ottenere in ogni singolo caso conoscenza su scala micrometrica e nanometrica delle proprietà micro e nano-meccaniche ottenibili in associazione con le altre prestazioni funzionali.
La caratterizzazione dei diversi film verrà effettuata mediante prove di durezza (microdurezza e nanoindentazione), prove di macro e nano-scratch, caratterizzazione morfologica-composizionale mediante SEM-FEG, caratterizzazione nanostrutturale e composizionale (gradienti compositivi, presenza di nano precipitati) mediante assottigliamento FIB e microscopia TEM.
UO II:
L’UO II si occuperà di individuare e sperimentare tecnologie innovative di formatura di metalli (in particolare titanio) e trattamenti di finitura superficiale particolarmente idonee per la realizzazione di gioielleria seminobile.
Le tecnologie che verranno sperimentate sono la tecnologia di Metal Injection Molding, MIM, e la tecnologia di sinterizzazione laser.
Successivamente verranno sviluppate tecnologie di finitura basate sul processo di ossidazione anodica in grado di determinare, per fenomeni di interferenza ottica, colorazioni della superficie e tecnologie di tipo Anodic Spark Deposition abbinate a varie lavorazioni meccaniche di finitura (burattatura, sabbiatura, ecc.) in grado di formare film di ossido di spessore nanometrico con accresciute proprietà sensoriali di touch.
UO III:
Scopo dell’ intervento è la preparazione di rivestimenti di ibridi organico-inorganici, di ossidi puri o misti mediante metodo sol-gel per il miglioramento delle proprietà di prodotti ad elevato contenuto tecnologico ed alto valore aggiunto realizzati da industrie italiane (made in Italy).
Una volta ottenuti film omogenei e ben aderenti al substrato, questi verranno caratterizzati dal punto di vista morfologico, utilizzando profilometria, AFM e SEM, ottenendo quindi dati quantitativi sull’omogeneità della superficie e sulla sua rugosità. In collaborazione con le unità operative di Uniroma3 si provvederà quindi a misurare la resistenza meccanica e alla scalfittura del coating, tramite prove di durezza e scratch testing; verranno inoltre valutate le proprietà foto catalitiche dei film a base di TiO2.
UO IV:
Nell’ambito del progetto l’UO IV si occuperà della funzionalizzazione superficiale di materiali ceramici industriali, principalmente di uso edilizio, realizzati da industrie italiane (Made in Italy). L’obiettivo sarà perseguito attraverso la progettazione e preparazione di polveri nanostrutturate e l’applicazione di tecnologie innovative di nanostrutturazione. Si procederà, quindi, alla funzionalizzazione di supporti non smaltati e smaltati mediante l’utilizzo di pigmenti ed ossidi inorganici in grado di conferire ai prodotti particolari proprietà meccaniche (resistenza a graffio e ad usura), chimico-biologiche (fotocatalitiche, antibatteriche) ed anche estetiche sensibilmente migliorate.
UO V:
Nell’ambito del progetto l’UO V si occuperà dello studio, schedatura, informatizzazione dei dati inerenti la policromia su pietra e pittura murale antica, medievale e moderna.
L’attività prevedrà inoltre la caratterizzazione dei principali materiali per la reintegrazione pittorica attualmente impiegati per il restauro e la conservazione, dei quali si analizzerà la composizione chimica, mineralogica e la loro compatibilità con le opere d’arte.
La parte finale del progetto riguarderà la Sintesi e caratterizzazione di nanomateriali (ossidi metallici), nanosilici colloidali e nanocalci coloranti naturali; verifica in laboratorio con procedure di simulazione d’invecchiamento termoigrometrico e fotochimica delle prestazioni dei materiali innovativi. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Fabio Carassiti Università degli Studi ROMA TRE

Obiettivo del Programma di Ricerca

La crescita dei processi di globalizzazione e l’affermarsi di nuovi concorrenti sullo scenario internazionale, incidono profondamente sulla posizione competitiva del nostro Paese.
Con il termine Made in Italy, si indicano quei prodotti dell’industria italiana e dell’artigianato caratterizzati da un marchio (brand) noto e da un insieme di proprietà che spaziano dal design all’estetica, dalla piacevolezza al tatto alle funzionalità, dalla qualità alle prestazioni (resistenza all’urto, al graffio, al degrado) che ha portato spesso i prodotti italiani ad eccellere nella competizione commerciale internazionale. Alcuni esempi di settori artigianali e industriali in cui l’espressione del Made in Italy è indicata, sono l’industria automobilistica, quindi automobili (motori e componenti per auto), cicli e motocicli (motociclette e biciclette) e veicoli commerciali, l’industria della moda e l’artigianato, ad esempio gioielleria, pelletteria, sartoria, calzature.
Le produzioni del Made in Italy rappresentano un punto di forza dell’apparato produttivo nazionale; inoltre i prodotti Made in Italy si contraddistinguono per design particolarmente innovativo e materiali ad elevata qualità.
Inoltre la penetrazione nel mercato internazionale di prodotti Made in Italy è essenzialmente dovuta a due parametri importanti che sono la competitività e l’innovazione.
Il progetto di ricerca in esame ha come finalità quella di realizzare prodotti competitivi e innovativi dal punto di vista tecnologico, indirizzando la ricerca verso le nanotecnologie che attualmente stanno acquistando sempre maggiore importanza, dal punto di vista organizzativo, dovuto alla necessità di una sinergia tra differenti settori scientifici ed infine dal punto di vista creativo, requisito fondamentale per imporre i prodotti sul mercato.
La nuova politica del Made in Italy, basata sul contributi di differenti soggetti, facendo leva sulle specificità del modello italiano, determina il successo della competizione a livello internazionale.
Questo progetto di ricerca intende portare avanti una sperimentazione congiunta, da parte di diversi enti, centri di ricerca e università, condotta all’accrescimento delle conoscenze sui materiali nanostrutturati, sullo studio delle correlazioni tra nanostruttura-microstruttura-processo-proprietà-prestazioni, in diversi settori scientifici (chimica, fisica e ingegneria) e sulla loro applicazione rivolta a diversi settori,ad esempio, dal settore tessile a quello aerospaziale, dalla nautica alla gioielleria.
Attualmente la ricerca scientifica e tecnologica, nazionale e internazionale, è indirizzata verso lo studio, l’interpretazione e l’applicazioni di nanomateriali che consentono di ottenere prodotti di uso comune e non comune con proprietà chimico-fisico-meccaniche e prestazioni del tutto innovative, questo perchè le prestazioni e proprietà dei prodotti presenti in commercio sono e saranno attribuibili all’avvento delle nanotecnologie che, consentono un accrescimento del controllo sulle proprietà funzionali e strutturali collettive, alle scale dimensionali superiori, grazie alla nanostrutturazione del “Sistema Materiale” costituente il prodotto da realizzare.
Questo progetto di ricerca vuole focalizzare, quale esempio rappresentativo delle potenzialità rivenienti dalla convergenza multidisciplinare delle conoscenze a partire dalla nanoscala; l’attenzione in particolare su rivestimenti di materiali quali il Titanio per ridurre fenomeni di “galling” in applicazioni nautiche, automobilistiche e aeronautiche, su particolari finiture superficiali di materiali non nobili o seminobili nel settore della gioielleria, su rivestimenti mediante tecniche chimiche, quali il sol gel, per rivestimenti su materiali di largo consumo come piastrelle, vetri, fibre ceramiche.
Inoltre il progetto è finalizzato alla realizzazione di ceramiche innovative, con nuove proprietà offerte dall’ utilizzo di nanotecnologie, le quali verranno utilizzate anche per la realizzazione di nuove pigmentazioni nel settore tessile, punta di diamante del Made in Italy.
Le unità di ricerca, aventi come obiettivo del progetto quello di realizzare materiali e rivestimenti nanostrutturati, presentano già delle competenze in tale settore, sia per quanto riguarda il processo di realizzazione che per quanto concerne la fase di manipolazione e caratterizzazione avanzata. <<<

Risultati parziali attesi

I risultati attesi dall’Unità Operativa (U.O.) #1, nell’ambito del progetto saranno lo sviluppo di trattamenti idonei basati sulla tecnologia PE-CVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour deposition) al fine di realizzare film nanostrutturati in TiCx/a-C:H su manufatti in titanio caratterizzati da elevata durezza, rigidezza superficiale e basso coefficiente di attrito con conseguente prevedibile aumento della resistenza al galling, all’usura e allo scratch.
Le possibili applicazioni di film nanostrutturati antigalling, antiusura e antiscratch su titanio sono previste nel settore aeronautico, in particolare per quanto concerne la propulsione. Componenti fisse (statori, pareti dei condotti dei flussi) e parti mobili (rotori) presenti nei differenti stadi del compressore sia di alta che di bassa pressione, possono arrivare fino a temperatura di circa 700 °K, da qui l’uso del titanio. La presenza nel flusso entrante nel motore di detriti e sporcizia, determina l’uso di rivestimenti nanostrutturati sul titanio necessari a proteggere i diversi componenti.
Nel settore automobilistico l’uso del titanio è rivolto verso molti componenti in particolare agli accessori quali pomelli della leva cambio, head pipes, marmitte, valvole, perni di biella e in generale tutti i componenti caratterizzati da carichi puntuali e/o elevati stress di contatto. Anche in questo settore l’utilizzo di film nanostrutturati con le proprietà sopra citate, consentirebbero un miglioramento delle prestazioni.
In campo nautico l’ utilizzo del titanio è focalizzato su accessori per yacht quali passerelle, sistemi propulsori di getti d’acqua, alberi di propulsori, elementi di fissaggio ad elevata resistenza; questi componenti potrebbero incrementare le caratteristiche estetico-prestazionali.
Le conoscenze ottenute consentiranno la progettazione ottimale della configurazione dei rivestimenti dal punto di vista delle proprietà meccaniche e quindi la definizione dei parametri del processo di deposizione, mantenendo le altre funzionalità ai livelli richiesti dalle applicazioni.

I risultati attesi dall’ U.O.#2 riguarderanno l’applicazione tecnologie innovative di formatura dei metalli, ed in particolare la sperimentazione di tecnologie di Metal Injection Molding e di sinterizzazione laser.
Tali tecnologie potrebbero essere indirizzate in settori di punta del made in Italy. La tecnologia MIM è un sistema di formatura dei metalli che integra lo stampaggio a iniezione e la metallurgia delle polveri. Questa tecnologia permette di realizzare con ampia libertà di design componenti di forma complessa con precisioni centesimali e con la possibilità di replicare in serie il prodotto.
La sinterizzazione laser di polveri metalliche è un processo mediante il quale è possibile realizzare oggetti con geometrie complesse per addizione di polveri metalliche attraverso un raggio laser e un modello tridimensionale CAD senza attrezzature aggiuntive. Questa tecnologia non richiede l’utilizzo di stampi e sembra quindi particolarmente adatta per la realizzazione di pezzi unici.
Successivi risultati attesi consisteranno nella individuazione e ottimizzazione di tecnologie di finitura basate sul processo di ossidazione anodica in grado di determinare, per fenomeni di interferenza ottica, colorazioni della superficie e tecnologie di tipo Anodic Spark Deposition abbinate a varie lavorazioni meccaniche di finitura (burattatura, sabbiatura, ecc.) in grado di formare film di ossido di spessore nanometrico con accresciute proprietà sensoriali di touch.

Le attività della U.O. #3 vedrà come risultato fondamentale la preparazione di rivestimenti di ibridi organico-inorganici, di ossidi puri o misti mediante metodo sol-gel per il miglioramento delle proprietà di prodotti ad elevato contenuto tecnologico ed alto valore aggiunto realizzati da industrie italiane. In particolare verranno prodotti film di TiO2, puro o drogato con metalli e non metalli, con proprietà fotocatalitiche per la degradazione di inquinanti organici o inorganici presenti nell’atmosfera di ambienti chiusi (inquinamento indoor). Il risultato del progetto è la messa a punto di una procedura a basso costo per la deposizione di film di TiO2 omogenei ed uniformi, ad elevata foto attività, applicabili a dispositivi di illuminazione da interni o ad apparecchiature per il condizionamento dell’aria. Successivamente verranno preparati sol a base di TiO2, ZrO2 e Al2O3 puri e misti e di ibridi organico-inorganici basati su alcossidi di Silicio. I sol verranno ottimizzati per permettere la loro deposizione su substrati in materiale plastico di interesse industriale, in modo da formare film nanometrici con proprietà antiscratch. La ricopertura di materiali facilmente intaccabili (quali le plastiche) con coating più duri permetterà di aumentarne il tempo di vita e le qualità estetiche.

I risultati attesi dall’ U.O.#4 consisteranno nella funzionalizzazione superficiale di materiali ceramici industriali, principalmente per uso edilizio. Il risultato sarà raggiunto attraverso la progettazione e preparazione di polveri nanostrutturate e l’applicazione di tecnologie innovative di nanostrutturazione. Si attendono risultati relativi all’innovazione tecnologica di prodotto e di processo, innovazione estetica e la salvaguardia dewl made in Italy.

Nell’ambito della attività di ricerca della U.O.#5, i risultati previsti saranno relativi allo studio, schedatura, informatizzazione dei dati inerenti la policromia su pietra e pittura murale antica, medievale e moderna. Caratterizzare i principali materiali per la reintegrazione pittorica attualmente impiegati per il restauro e la conservazione, dei quali si analizzerà la composizione chimica, mineralogica e la loro compatibilità con le opere d’arte (resistenza agli ambienti inquinati, agenti atmosferici e alla luce, etc.). Ed infine estrazione e caratterizzazione chimica e chimico-fisica di coloranti.
I risultati dell’unità di ricerca verranno utilizzati non solo per il recupero del patrimonio culturale italiano ma anche per costituire il punto di riferimento per la ricerca tecnologica innovativa per lo studio dei materiali impiegati nell’antico e quelli di sintesi per il restauro degli stessi. <<<

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

UR.I
I trattamenti di superficie per leghe di titanio mostrano considerevoli prospettive future nel campo della riduzione del “fenomeno del galling”, in molte applicazioni aerospaziali e nella meccanica estrema. Tale meccanismo di usura insorge dal contatto strisciante di superfici metalliche in assenza di lubrificazioni. Il meccanismo del galling comporta una adesione localizzata estesa tra i due corpi, deformazione plastica e frattura duttile delle giunzioni adesive nella regione di contatto, ed è quindi conseguenza di adesione localizzata tra i corpi, deformazione superficiale e trasferimento di materia.
Il parametro critico per la riduzione di tale fenomeno risulta il coefficiente di attrito. Il tipo di contatto meno sfavorevole per l’insorgere di tale fenomeno, risulta il contatto non conforme. Altri parametri che sono stati suggeriti per la riduzione di tale fenomeno sono: elevata durezza superficiale, elevata tendenza all’incrudimento e bassa energia superficiale.
Una serie di lavori sperimentali ha già dimostrato che il galling può insorgere anche nel caso di bassi stress di contatto.
Per questi motivi lo sviluppo di una procedura innovativa di rivestimento superficiale per leghe di titanio risulta essere di particolare interesse scientifico.
Attualmente esistono due possibili approcci concettuali. Il primo consiste nella applicazione di un rivestimento sottile "soffice" o con la funzione di lubrificante solido, ad esempio un metallo a bassa durezza o un ossido, che garantisca la formazione di una interfaccia a bassa resistenza al taglio tra i due corpi in contatto. Il secondo approccio consiste nell’applicazione di un rivestimento duro, o di incrementare la durezza superficiale tramite un trattamento opportuno, in modo da ridurre la duttilità e le forze di adesione tra le superfici in contatto in modo da ridurre l’ammontare della deformazione superficiale e la formazione di giunzioni plastiche. Questo strato duro può essere ulteriormente incrementato da un film superficiale a bassa resistenza a taglio (uso combinato dei due approcci).
Una serie di procedure di rivestimento sono state già applicate per la protezione dal fenomeno del galling, tra le quali PA-CVD (DLC coating) CAE-PVD (TiN), ossidazione termica del substrato con la produzione di TiO2-rutilio. Esiste anche un’ampia letteratura sulla produzione di rivestimenti duplex e multistrato mirati alla ottimizzazione di gradienti di durezza e rigidezza superficiali.
Una procedura standardizzata ASTM per la misura della resistenza al galling è già esistente, però comporta alcuni limiti relativi alla riproducibilità ed economicità della prova. In aggiunta la caratterizzazione morfologica e microstrutturale delle superfici danneggiate rappresenta ancora un punto non risolto a livello internazionale, essendo necessaria una analisi ad elevata risoluzione dei meccanismi di deformazione e di usura e delle conseguenti modifiche microstrutturali che insorgono in tale fenomeno.
Le tecnologie FIB/SEM offrono le capacità di analisi per la valutazione dei danneggiamenti superficiali e sub superficiali e delle modifiche microstrutturali che insorgono in tali condizioni di degrado.

UR.II
Nella storia del design italiano l'innovazione si è sempre caratterizzata come punto di incontro di culture, saperi e competenze diverse che si condensano nella definizione formale di oggetti con un destino industriale manifatturiero di alto livello. La gioielleria rappresenta un ambito in cui a tuttoggi coesistono un’anima artigianale e una industriale.
I materiali utilizzati per il gioiello sono tradizionalmente materiali nobili quali l'oro, l'argento o il platino e le tecnologie di lavorazione di questi materiali sono anch'esse tradizionali e consolidate .
Le tecnologie utilizzate sono state industrializzate per alcune tipologie di prodotti ma la lavorazione artigianale per la produzione di serie limitate o di pezzi unici riveste ancora un ruolo molto importante. Tra le numerose tecnologie di formatura utilizzate i processi di fabbricazione per fusione ricoprono una parte fondamentale. Tra questi il più importante è la microfusione a cera persa.
Altrettanto importanti sono processi di deformazione plastica a partire dalla laminazione e la trafilatura fino ai più complessi e artigianali processi di cesellatura e lavorazione a sbalzo.
Altre lavorazioni tipiche dell’oreficeria sono le lavorazioni a filigrana, in cui fili sottili d’oro o d’argento sono applicati su di un supporto mediante saldatura nei punti di contatto, e quelle per incisione che, con asportazione di materiale per via chimica meccanica o mediante laser, creano la decorazione voluta.
Importanti sono le tecniche di finitura superficiale che possono essere di tipo meccanico e anche quei processi, come la smaltatura, che consentono di modificare il colore, l’aspetto o la texture della superficie.
Nell'ultimo decennio si è assistito ad un crescente sviluppo del settore della gioielleria che utilizza materiali non-nobili o seminobili come l'acciaio, l’alluminio e il titanio.
Per questi materiali le tecniche di lavorazione utilizzate si discostano spesso da quelle tradizionalmente artigianali dell’oreficeria, per meglio adattarsi alle logiche della produzione in serie. Le tecnologie utilizzate sono principalmente quelle di deformazione plastica per stampaggio seguite da finiture superficiali di tipo meccanico o trattamenti superficiali galvanici o di ossidazione anodica tradizionale.
I trattamenti superficiali di metalli non nobili rappresentano uno dei settori di maggiore interesse applicativo nel campo della scienza delle superfici per le innumerevoli ricadute in settori tecnologicamente avanzati.
La necessità di rivestire le superficie di alcuni metalli e loro leghe con film protettivi è particolarmente stringente nel caso di utilizzo di metalli in ambienti aggressivi, come può essere il sudore umano, dove la stabilità delle superfici e il mantenimento delle caratteristiche superficiali anche di tipo estetico è un prerequisito alla possibilità di un loro utilizzo.
In particolare per l'ottenimento di buone proprietà anticorrosionistiche, di biocompatibilità ed estetiche sono di notevole interesse film protettivi di ossido di titanio nanostrutturato ottenuti per anodizzazione del titanio metallico.

UR.III
Il processo sol-gel costituisce una delle tecniche più utilizzate per l’ottenimento di materiali vetrosi e ceramici di alta qualità. L’interesse è stimolato dalla versatilità del metodo che, essendo altamente controllabile, presenta numerosi vantaggi rispetto ai metodi tradizionali.
Tale tecnica si realizza in tre passaggi:
1. Preparazione di soluzioni di adatti precursori
2. Trasformazione del sol e formazione di un gel
3. Trattamento termico del gel per ottenere il materiale desiderato
Esistono diversi “metodi sol-gel”: il metodo con Urea, il metodo di Yoldas, il metodo dei citrati e il metodo degli alcossidi. Il più importante e diffuso è senz’altro quest’ultimo.
La fase di essiccamento del gel è lo stadio in cui più probabilmente tendono a formarsi delle cricche, perché l’essiccamento dei pori di dimensioni maggiori avviene più rapidamente di quello dei pori più piccoli. I pori più grandi agiscono come difetti microscopici che si trasformano in rotture macroscopiche quando le tensioni esercitate dai pori più piccoli sono sufficientemente grandi da causare la rottura delle pareti che separano i pori piccoli da quelli grandi.
Per limitare la formazione di cricche occorre che l’essiccamento avvenga molto lentamente e, nel caso si vogliano produrre dei film, che se ne limiti lo spessore.
Esistono diverse tecniche di deposizione utilizzabili con il metodo sol-gel:
1) Metodo a spruzzo (spray).
2) Per immersione (dipping).
3) Per rotazione (spinning).
4) Per spalmatura.
1) La tecnica a spruzzo viene utilizzata industrialmente per fluidi pseudo-plastici. La soluzione da spruzzare viene scaldata per avere l’evaporazione istantanea del solvente e una migliore adesione del film sul substrato.
2) Il dip-coating consiste nell’immersione e nell’estrazione del substrato nel sol a velocità costante; in questo modo si forma un film con spessore costante.
3) Nello spin coating si deposita sul substrato un eccesso di sol, a causa della forza centrifuga dovuta dalla rotazione del supporto ed il sol tende a ricoprire uniformemente la superficie. Il liquido in eccesso è spinto all’esterno del supporto.
4) Nella spalmatura, il sol viene depositato sul substrato tramite macchine tipo rotocalco e poi si fa evaporare il solvente fino alla formazione di un film uniforme.
Una recente indagine fa osservare che la tecnologia sol-gel é un settore in rapidissima espansione e coinvolge attualmente un mercato di $ 400 milioni per anno. Il maggior numero di applicazioni riguarda non solo i prodotti ad alto valore aggiunto, ma anche materiali più modesti e di largo uso, as esempio piastrelle, vetri, fibre ceramiche e catalizzatori. Tra i prodotti di elevato costo si ricordano invece sensori, adattatori ottici, dispositivi per ottica integrata. Molti tra i processi messi a punto per i ricoprimenti sia di dispositivi (funzionali) che di materiali strutturali sono trasferibili agli impieghi previsti dal presente progetto, essendo il film sol-gel molto flessibile alle linee architettoniche di norma richieste dai prodotti made in Italy. I prodotti potranno essere migliorati acquisendo proprietà che vanno da una migliore resistenza meccanica alle caratteristiche autopulenti.

UR.IV
In Provincia di Modena sono radicate molte attività industriali che sono sostenute da una indiscussa e riconosciuta capacità imprenditoriale abbinata ad una costante ricerca di innovazione atta ad individuare nuove potenzialità dei prodotti e quindi nuovi mercati. Numerose imprese della Provincia di Modena sono leader mondiali in svariati settori e, fra queste, spiccano sicuramente quelle direttamente (produzione di piastrelle ceramiche per pavimentazione e rivestimento) o indirettamente (meccano-ceramico, produttori di impianti, produttori di additivi, ecc…) legate al settore ceramico. L'industria ceramica per la produzione di piastrelle, di cui quella italiana é riconosciuta leader mondiale, nell'ultimo ventennio ha subito una profonda ristrutturazione tecnologica ed impiantistica, sia per quanto riguarda le attrezzature di produzione, sia nell'automazione delle varie fasi del processo di produzione (preparazione degli impasti con macinazione per via umida, pressatura, essiccamento, smaltatura, monocottura rapida in forni a rulli, scelta e pallettizzazione). A questo sforzo di innovazione tecnologica é mancato spesso un supporto scientifico qualificato, dovuto alla scarsa attenzione rivolta dai ricercatori ad un settore industriale che fattura circa il 4/5% del PIL nazionale, lasciando irrisolti alcuni dei problemi più gravi, quali la bassa ripetibilità ed affidabilità dei prodotti finiti, l'impatto ambientale, dovuto anche all'elevata concentrazione di aziende in territori limitati, e il costo energetico.
Allo scopo di contribuire al processo di innovazione del settore per mantenere alta la competitività del prodotto e la penetrazione nel mercato, il gruppo di ricerca della Facoltà di Ingegneria dell’Università di Modena negli ultimi venti anni ha finalizzato le sue ricerche al trasferimento e all'applicazione delle conoscenze scientifiche alla pratica industriale. Ciò é stato realizzato attraverso la revisione critica delle varie fasi del processo di produzione che ha permesso progettazione, realizzazione, sviluppo ed applicazione industriale di nuovi materiali, essenzialmente di natura ceramica o vetrosa e sempre più performanti sia dal punto di vista estetico che tribologico-funzionale.
Il settore ceramico, però, si trova quotidianamente a confrontarsi con una concorrenza sempre più agguerrita da parte di altri produttori, anche e spesso Paesi cosiddetti “in via di sviluppo”, che hanno nei costi di produzione più bassi, nella disponibilità in loco delle materie prime, nella possibilità di utilizzare anch’essi le più sofisticate tecnologie e nel mercato edilizio locale in espansione, i fattori vincenti. Un elemento fortemente distintivo dello sviluppo scientifico e tecnologico degli ultimi dieci anni è rappresentato dal crescente interesse e dal formidabile impegno di ricerca dedicato ai nanomateriali. Si è infatti osservato che, quando un materiale è costituito da unità di dimensioni inferiori a qualche decina di nanometri, molte proprietà interessanti da un punto di vista tecnologico risultano modificate e possono essere anche notevolmente diverse da quelle usuali, descritte dalla scienza dei materiali.

UR.V
La ricerca sull’utilizzo del colore nella scultura antica dopo un forte interesse tra fine ‘800 e i primi ani del ‘900 è stata quasi completamente trascurata. Di recente invece è stata rivitalizzata e in campo internazionale si assiste a un nuovo interesse che si concretizza negli ultimi cinque anni in una serie di pubblicazioni e in una mostra internazionale. I recenti studi iniziano a utilizzare in maniera più sistematica un approccio analitico divenuto accessibile a questo tipo di ricerche solo da pochi anni, tuttavia le procedure e la pubblicazione dei dati sono ancora estremamente disomogenee. Inoltre dai primi studi emerge un panorama delle prassi e delle tecniche che non solo appare estremamente diversificato tra grandi ripartizioni storico culturali (mondo greco / mondo romano), ma anche all’interno di ambiti più omogenei cronologicamente e geograficamente. Lo studio della policromia andrà a incidere profondamente sia sulla concezione della scultura antica, ma anche nella metodologia di restauro e conservazione a partire dallo scavo. Si deve ritenere infatti che la mancanza di sensibilità per la dimensione del colore abbia comportato la perdita o – nel migliore dei casi – la sottovalutazione di importanti tracce di colore, con danni al patrimonio e fraintendimento più o meno profondo di strutture e opere giunte a noi dall’antichità. Gli studi analitici sinora svolti per l’identificazione dei pigmenti e leganti è stato condotto essenzialmente con metodologie strumentali non integrate e confrontabili, ciò ha portato alla non completa individuazione delle tecniche esecutive e dei processi di degrado. Lo studio dei pigmenti impiegati nell’antichità non ha ancora costituito il punto di riferimento per la caratterizzazione delle superfici policrome. I principali materiali per la reintegrazione pittorica attualmente impiegati per il restauro e la conservazione, hanno mostrato scarsa durabilità sia per composizione chimico-fisica che mineralogica, e la loro compatibilità con le opere d'arte (resistenza agli ambienti inquinati, agenti atmosferici e alla luce, etc.) risulta molto insoddisfacente. La recente tecnologia di sintesi e caratterizzazione di nanomateriali (ossidi metallici), nanosilici colloidali e nanocalci coloranti naturali non ha ancora previsto l’applicazione al settore dei Beni culturali mediante simulazione d'invecchiamento termoigrometrico e fotochimica delle prestazioni di tali materiali innovativi.
Inoltre, lo studio dei coloranti di sintesi industriale non ha considerato la presunta od effettiva attività cancerogena di alcuni di essi, unita ai problemi connessi alla loro produzione. Questa problematica sta ormai rinnovando l’interesse della ricerca per le fonti alternative, specie se naturali, di coloranti. La crescente attenzione verso le tematiche ambientali sta favorendo la richiesta di prodotti biodegradabili o derivanti da processi a ridotto impatto ambientale. Molti lavori hanno lo scopo soprattutto di caratterizzare chimicamente i pigmenti attivi, di implementare sistemi di estrazione e di colorazione a basso impatto ambientale su varie matrici e valutare la capacità tintoria dei pigmenti estratti. <<<