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PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
VETRI SIOC; NANOTUBI DI CARBONIO; PRECURSORI PRECERAMICI; PIROLISI; SOL-GEL; NANOCOMPOSITI; SPETTROSCOPIA RAMAN; PIEZO-SPETTROSCOPIA; FIBRE

Nanocompositi ceramici ottenuti da precursori polimerici e nanotubi di carbonio

Università degli Studi di Trieste
Abstract
Questo programma riguarda la preparazione, caratterizzazione strutturale e lo studio delle proprietà fisico/meccaniche di nuovi materiali ceramici nanocompositi costituiti da una matrice di vetro ossicarburo (SiCO) ed una dispersione di nanotubi di C (CNTs).
I vetri ossicarburi fanno parte dei materiali ceramici ottenuti da precursori (polimeri preceramici e materiali sol-gel) (PDC). I PDCs rimangono amorfi fino a temperature molto elevate (anche 1800°C), sono più resistenti al creep dei migliori carburi e nitruri ed hanno una comparabile resistenza all'ossidazione.
I PDCs si fabbricano con un processo innovativo a basso costo basato sulla tecnologia dei polimeri. Il processo consiste di due fasi principali: (i) la formatura del precursore preceramico in un componente definito, ad es. una fibra o un film e, (ii) il trattamento termico in atmosfera controllata a T>1000°C (pirolisi) per ottenere il ceramico desiderato. L'introduzione di CNT nella matrice di PDC permette di migliorare le proprietà meccaniche, termiche ed elettriche dei compositi ottenuti. Infatti i CNT ad oggi sono i materiali più resistenti mai prodotti ed hanno elevatissimi valori di conducibilità termica ed elettrica.
In particolare sembra interessante la produzione di fibre, perchè l'allineamento dei CNT lungo l'asse della fibra risulterebbe in un forte aumento del modulo elastico, della conducibilità termica e, eventualmente, elettrica.
Il progetto di ricerca coinvolge un'unit >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Valter SERGO Università degli Studi di TRIESTE
Obiettivo del Programma di Ricerca
Il programma di ricerca si propone di giungere allo sviluppo ed alla caratterizzazione di una nuova classe di materiali nanocompositi costituiti da una matrice ceramica, ottenuta per pirolisi di precursori preceramici (PDC), e nanotubi di C (CNTs). Proponiamo anche di sviluppare componenti specifici (tipo fibre, film, schiume e campioni massivi) che possono esaltare le proprietà attese dei nanocompositi PCD/CNTs. Questi componenti serviranno anche per misurare le proprietà fisico/meccaniche dei nuovi materiali prodotti.
L'obiettivo principale verrà raggiunto passando attraverso i seguenti traguardi intermedi:
1. Studio delle condizioni ottimali per l'inserimento di CNTs in precursori preceramici, sia soluzioni sol-gel che polimeri silossanici.
Si studierà l'influenza di additivi chimici, tipo tensioattivi, sulla dispersione dei CNTs nelle soluzioni preceramiche. Si valuterà l'opportunità di funzionalizzare, con opportuni agenti di accoppiamento, la superficie dei CNTs per ottimizzarne la dispersione ed aumentare la quantità di CNTs che possono essere introdotti. A questo proposito, il gruppo di Padova ha già un'esperienza specifica di utilizzo di fullereni funzionalizzati per l'inserimento in matrici sol-gel che sarà preziosa per il presente progetto. Ci proponiamo inoltre di studiare l'effetto di diversi tipi di polimeri silossanici e di miscele di diversi alcossidi di silicio sulla dispersione dei CNTs. Per verificare l'ottenimento di una dispersione >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
I materiali ceramici ottenuti da precursori preceramici, che nel seguito chiameremo PDCs (Polymer Derived Ceramics), sono unaclasse di nano-materiali relativamente nuova che mostrano proprietà estremamente interessanti [1]. Infatti, pur essendo prevalentemente amorfi hanno la stessa resistenza al creep [2], la stessa resistenza all'ossidazione [3] del SiC e stabilità termica fino a 2000 °C [4]. Dal punto di vista chimico, i PDCs appartengono a due famiglie: i carbonitruri di silicio (SiCN) e gli ossicarburi di silicio (SiCO). In entrambi i casi, dal punto di vista strutturale, sono costituiti da un reticolo amorfo basato su legami covalenti Si-C, Si-O e Si-N. Generalmente è presente un eccesso di C, rispetto alla quantità stechiometrica necessaria per saturare tutte le valenze del silicio non impegnate a formare legami Si-N o Si-O, che si separa in una fase di tipo grafitico. In letteratura vi sono indicazioni che attribuiscono proprio alla presenza di questa fase a base di C libero alcune delle eccezionali proprietà di questi materiali, come ad esempio l'elevatissima durabilità in ambienti fortemente aggressivi o la bassissima tendenza alla cristallizzazione [5]. Questi materiali vengono fabbricati mediante un processo innovativo basato sulla tecnologia polimerica. Il materiale di partenza è un polimero metallorganico che viene, in una prima fase, formato allo stato liquido per ottenere l'oggetto desiderato.
Successivamente il polimero viene reticolato in modo che >>>