Institute of science and technology for ceramics (ISTEC)

  • Institute of science and technology for ceramics (ISTEC) (literal)
  • Istituto di scienza e tecnologia dei materiali ceramici (ISTEC) (literal)
  • The Institute of Science and Technology for Ceramics (ISTEC) is the only CNR structure in Italy with long term activity programs on the whole range of ceramic materials. ISTEC is located in Faenza, which, on account of its cultural tradition, has been called the Town of Ceramics. In fact its name, which in French is Faïence, over the centuries has defined a particularly prestigious type of ceramic ware. ISTEC was founded in 1965 as a Research Group, in 1970 it became a Research Center, in 1975 a Laboratory, in 1980 an Institute, and, since then according to the main research topics at the time it concentrated its activity on conventional ceramics. Stimulated by the growing interest at international level and new demands of the market on advanced ceramics,ISTEC devoted the main part of its activity on these materials. Nowadays, about 70% of the resources are located on advanced ceramics and the rest on traditional ceramics and cultural heritage. ISTEC has developed relationships with many other cultural institutions, based in Faenza, involved with ceramics: Schools and Institutes at various levels, the International Museum of Ceramics, which has the most extensive collection of ceramics in the world and Ente Ceramica which promotes defends artistic ceramic handicrafts. In 1988 the Agenzia Polo Ceramico, currently Centuria Innovazione Romagna scarl, was founded to provide services for technological innovations as well as cultural and economic enhancement of artistic, industrial and advanced ceramics in Italy. In 1994, the Research Centre on New Materials of ENEA established in Faenza and, since then, ISTEC has established a fruitful cooperation. Since 2011 CNR participates in the social structure of a small company: CERTIMAC scarl, that pursues actvities of analyses and characterization of ceramics for construction and building as services to industries. In addition the recent creation of the Scientific Park “Evangelista Torricelli-Faventia”, strongly promoted by ISTEC, encourages the collaboration with the industries and creation of new high tech companies. Up to 2012 ISTEC belonged to the Production Systems Department (DSP), but it also had activities associated to the Departments of Medicine (DME), Energy and Transport (DET) and Cultural Heritage (DPC). Since 2012 ISTEC belongs to the Department of Chemical Science and Materials' Technology. The Institute is characterized by its interdisciplinarity which indeed is a cultural fertilizer, which allows to approach the study of ceramics from different points of view. According to CNR mission, ISTEC is active in several directions: I) Research and Development, II) Technology Transfer, III)Education, IV) Internationalization ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- I) Research and Development The research at ISTEC is mainly devoted to material and process innovation to give an answer to the emerging requirements of industrial, scientific and cultural districts, at national and international level, in the different sectors concerning applications of ceramic materials and devices. Following its tradition, the Institute can be considered as the merging point where the knowledge about material science meets technology requests and, through the results coming from basic and applied research projects, is translated into industrial relevant realizations. Thanks to this particular position on the national and international scientific scenario, highlighted since its constitution and strenghthened during the years, ISTEC role became even more topical as research promoter in the different market sectors. At ISTEC the research represents a fundamental tool in order to increase the essential knowledge to give answer not only to the current market requirements but also to the not already formulated questions which should be stimulated by the research itself. The objective of research at ISTEC is the design of materials having controlled chemico-physical properties as well as innovative performances, obtained through a careful engineering of structures and a strict control of processes. This can be reached starting from the basic study and characterization of raw materials and mixtures, passing through the process optimization of powders’ synthesis, forming and sintering of both dense and porous materials, with a simple or more complex shape, presenting controlled textures and properties. The main research lines and related developed materials can be grouped in the following macroareas: High Tech Materials for building and construction Nanotechnologies Bioceramics Energy, Environment, Mechatronics Cultural Heritage In the framework of each activity, making provision of technical scientific competences and external requirement – also through the participation to national and international research programs with access to financial resources – specific research programs are developed. In order to get the scheduled aims, staff makes use of a well organised structure, which comprehends highly specialized laboratories for synthesis, processing, characterization and measurement of products properties and performances. II) Technology Transfer: Valuation and dissemination of results obtained by research, transfer of technological know-how, set up of new enterprises. The last recent example is the grow of a New Company on Biomaterials supported by ISTEC and exploiting the exclusive licence of patent of ISTEC-CNR extended to many Countries in the world. ISTEC supports the laboratories actvities necessary for the achievements of the goals of this new company through research contracts. III) Education: Since the Academic Year 2001, in its building, ISTEC hostes the Courses for the Degree in \" Materials Chemistry and Ceramics Technology\" of the Faculty of Industrial Chemistry of the University of Bologna. “CNR-ISTEC is partner of the University of Parma (Italy) for the PhD School on Science and Technology of Materials (STM), that started in 2013. The STM PhD School aims to provide to graduates in Materials Science, Physics, Chemistry and Engineering the skills needed to carry out highly qualified scientific and professional research in the field of Materials Science at Universities and public or private agencies. This knowledge may be intended for the study, development and application of innovative materials in a wide range of disciplines.” ISTEC personnel participates in Educational Projects at University level, in post-degree programs, in Professional Education (non-university) initiatives. In this respect, specific courses on themes of interest for industries are organized and carried out, either concerning lectures or experimental tests in Laboratories. IV) Internationalization. Since the beginning of the 80's ISTEC has been increasingly active in the scientific international community exchanging ideas, expertise and abilities with research and industrial partners through: • participation in EU-funded projects • participation in Ministry-funded projects • research contracts • bilateral projects • research agreements Nowadays ISTEC is still cooperating with many European partners at EU-funded projects, Cost Actions, bilateral projects and research agreements and has several projects with foreign Countries: USA, Brazil, Argentina, China, Japan, Corea, Turkey, Portugal. The international visibility of ISTEC also benefites from the membership in Italian Ceramic Society, Italian Society of Reology, European Ceramic Society, International Ceramic Federation, European Society for Biomaterials, European Network of Materials Research Centres (ENMAT), Piezo Institute and from the activities of ISTEC researchers within the European or National Platforms. The income coming from joint projects with industries, carried out with public support (EU, national and regional) increased in the recent years. In 2012 and 2013 the total amount was about 2.5 M€/ year. (literal)
  • L’Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici (ISTEC-CNR) si configura come l'unica struttura di ricerca del CNR, e la più grande struttura italiana operante nel paese con programmazione poliennale, specificamente indirizzata allo studio globale dei materiali ceramici. Le attività dell'ISTEC-CNR, coerentemente alla missione del CNR, riguardano attività di ricerca, iniziative di sostegno alla formazione, alla valorizzazione e disseminazione dei risultati. Attualmente il personale è composto di 42 unità strutturate, 7 contrattisti a tempo determinato, 20 assegnisti di ricerca, dei quali 18 sono studenti che frequentano un corso di Dottorato, 20 professori universitari associati, un numero variabile di ospiti, visitatori, studenti in tersi di laurea. CENNI STORICI ISTEC-CNR nasce nel 1965 a Faenza, definita, per tradizione culturale, Città delle Ceramiche. Il suo nome, nella versione francese Faïence, ha infatti qualificato nei secoli un prodotto artistico unico e di prestigio. Faenza, culla della tradizione d’arte ceramica, vuole anche testimoniare il proprio primato nel campo della cultura scientifica, della ricerca, della tecnologia e dell’innovazione. Obiettivo è coniugare Arte e Scienza. Il richiamo a Torricelli è di obbligo, perché a questo scienziato si lega l’origine di ISTEC-CNR. A questa brillante mente strettamente legata alla città di Faenza è doveroso un tributo, le cui scoperte relative all’esistenza del vuoto e alla pressione atmosferica hanno segnato una svolta nelle conoscenze scientifiche dell’epoca moderna. Il filo che da Torricelli conduce all’ ISTEC-CNR si snoda attraverso la grande esposizione torricelliana che ebbe luogo nell’ex convento di San Maglorio a Faenza, nel 1908, per celebrare il trecentesimo anniversario della nascita del grande matematico. Questo evento, grazie alle donazioni degli espositori, per opera di Gaetano Ballardini, segnò la nascita nel 1912 del Museo Internazionale delle Ceramiche, che ancora oggi si qualifica per la completezza delle collezioni ceramiche dal perido pre-colombiano ai nostri giorni come uno dei primi al mondo. Negli anni successivi lo stesso primo e geniale studioso di ceramiche antiche, Gaetano Ballardini, fondò anche la Scuola d’Arte per la Ceramica, il più prestigioso ed antico istituto italiano di istruzione superiore, specificatamente dedicato alla scienza e tecnologia delle ceramiche artistiche ed industriali a base argillosa. Proprio all’interno dell'Istituto Statale d'Arte per la Ceramica, nel 1965, ha origine la storia dell'attuale ISTEC-CNR, come Gruppo di Ricerca, sotto la direzione del fondatore, il Dr. Tonito Emiliani, al tempo anche Direttore dell’Istituto d’Arte per la Ceramica. Nel 1970 il Dr. Emiliani condusse l’espansione del Gruppo di Ricerca a Centro di Ricerca. Nel 1975 il Centro di Ricerca fu ampliato a Laboratorio cui fu assegnata una sede propria, parte di quella attuale. Nel 1980 il Laboratorio fu trasformato in Istituto, denominato Istituto di Ricerche Tecnologiche per la Ceramica - IRTEC, nome che è rimasto fino al completamento della riforma del CNR, all'inizio del 2002. Sulla base delle esigenze iniziali, l'ISTEC fu indirizzato allo studio dei ceramici tradizionali. Nel proprio processo di crescita, recependo il modificarsi degli interessi scientifici a livello internazionale e, tenuto conto della situazione nazionale, ha destinato sempre crescenti risorse al settore dei ceramici avanzati. Nel 2002 l’Istituto, a seguito della riforma del CNR, è diventato “Istituto di Scienza e Tecnologia dei materiali Ceramici”- ISTEC e ha acquisito una Unità distaccata a Torino, presso l’Area di Ricerca del CNR, dedicata principalmente alla lavorazione dei materiali. Tale sezione, a seguito della forte riduzione delle risorse umane, è poi confluita nell'IMAMOTER CNR. Dal 2005, a seguito della riforma e strutturazione dipartimentale del CNR, ISTEC-CNR afferito al Dipartimento “Sistemi di Produzione”, partecipando con propri gruppi di ricerca ai Dipartimenti di “Medicina” ed “Energia e Trasporti”. ISTEC OGGI. Attualmente, ISTEC afferisce al Dipartimento DSCTM-CNR: Scienze Chimiche e Tecnologie dei Materiali. Le attività dell'Istituto riguardano attività di ricerca, iniziative di sostegno alla formazione, alla valorizzazione e disseminazione dei risultati, in un ambito relazionale internazionale ma anche attento ai rapporti con il territorio. Le attività di ricerca sono indirizzate all'innovazione di materiali e processi in risposta alle emergenti esigenze del comparto industriale, scientifico e culturale, per i vari settori applicativi. Gli argomenti spaziano dallo studio di base e caratterizzazione di materie prime e di materiali, allo sviluppo e innovazione di processi di produzione. Scopo degli studi è il controllo di proprietà e prestazioni di dispositivi ceramici tramite il controllo del processo e l’ingegnerizzazione dei materiali per specifiche applicazioni. Attraverso lo sviluppo di nuovi processi, nanotecnologie incluse, vengono ingegnerizzati e sviluppati nuovi materiali e proposte soluzioni per modificare anche prodotti tradizionali e dotarli di nuove funzioni e prestazioni. I materiali di interesse fanno riferimento ai settori: Applicazioni industriali, ad alta tecnologia, aerospazio, Funzionalizzazione delle superfici attraverso nanotecnologie ceramiche, Biomateriali per la nanomedicina e la rigenerazione dei tessuti, Ceramici per Meccatronica, Energia e Ambiente, Conservazione e restauro del patrimonio culturale. Le tematiche descritte testimoniano la complessità di questo Istituto e la varietà e molteplicità dei programmi di ricerca. I progetti fanno riferimento all'ambito regionale (Tecnopoli e programmi di sostegno al comparto industriale), ministeriali (Progetti finanziati da MIUR, MISE, Ministero Difesa) e internazionale (progetti Europei, contatti con enti e aziende straniere). ISTEC assiste l'innovazione delle imprese con contratti di ricerca e servizio conto tersi. I fondi esterni si aggirano sui 3 milioni di euro/anno. Attività aggiuntive: la formazione, le collaborazioni nazionali e internazionali, i servizi per le aziende. Per quanto riguarda la formazione ha attivato una Scuola di Dottorato in Convenzione con Univ. Parma \"Scienza e Tecnologia dei Materiali\"; ospita presso la propria sede i laboratori del Corso di Laurea dell'Univ. di Bologna, accoglie studenti in tesi ad ogni livello. Il personale dell'ISTEC costruisce e alimenta rapporti di collaborazione con qualificate istituzioni internazionali e si pone come valido interlocutore verso l’industria, pronto a intercettare i fabbisogni di conoscenza delle imprese manifatturiere dell’intera filiera ceramica e delle aziende di altri settori che applicano i componenti e i dispositivi innovativi sviluppati seguendo specifici requisiti. Nel 2011 ha conseguito l'Accreditamento Istituzionale delle strutture di ricerca industriale e trasferimento tecnologico presso la Regione ed è entrato a far parte della Rete ALTA TECNOLOGIA della Regione Emilia-Romagna. In questo ambito partecipa a progetti congiunti con aziende, attraverso i porgrammi di innovazione della Regione, per incentivare la crescita di competenze e la competitività dei comparti produttivi. (literal)
Istituto esecutore di
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  • Institute of science and technology for ceramics (ISTEC) (literal)
  • Istituto di scienza e tecnologia dei materiali ceramici (ISTEC) (literal)
  • NETWORK NAZIONALE Nel processo di crescita, stimolato negli anni dalla partecipazione a progetti di respiro nazionale ed internazionale, e dal continuo confronto con la comunità scientifica, ISTEC ha rafforzato le proprie competenze scientifiche e tecnologiche consolidando una ricca ed articolata Rete Relazionale e di Collaborazioni. Il percorso di sviluppo di ISTEC è stato accompagnato da iniziative promosse per stimolare e creare un’aggregazione territoriale di nuove infrastrutture in un luogo fisico ad elevata contiguità che comprendessero istituzioni dedite non solo alla ricerca ma anche al trasferimento tecnologico, alla formazione e cultura ceramica. Le azioni, condivise e supportate da diverse amministrazioni interessate, hanno quindi fatto crescere in loco, nei pressi della sede dell’ISTEC diverse strutture dedicate a -ricerca e sviluppo in settori affini (Laboratori di Ricerca dell’Enea) -trasferimento di tecnologie ed erogazione di servizi alle Imprese ( Centuria-RIT, Parco Scientifico Tecnologico della Romagna). -analisi e certificazione per le imprese nei settori de i materiali da costruzione (Laboratorio CertiMaC co-fondato e co-partecipato da Enea ed ISTEC che ne sono anche i soci di maggioranza). -iniziative di Spin-off: IPECC S.c.r.l, Fin-ceramica Faenza (nata come spin-off negli anni ’90 e ora impresa S.p.A) - sostegno alla creazione di nuova impresa. Dietro cessione della licenza in esclusiva del brevetto ISTE CNRC: Impianti per sostituzioni ossee \"load-bearing\" ad architettura gerarchicamente organizzata derivata dalla trasformazione di strutture vegetali\" è stata creata l'azienda Ermine Technology (18.12.2014), con cui ISTEC ha attivato convenzioni e contratti di ricerca attivi. La ricchezza del tessuto culturale locale e l’esigenza di una maggiore integrazione fra i diversi attori ha stimolato verso l’interesse comune di interfacciarsi con un contesto industriale rivolto verso le nuove tecnologie, attivando uno strumento innovativo per lo sviluppo economico del territorio: il Parco delle Arti e delle Scienze “Evangelista Torricelli” – Faventia, attualmente costituito nel suo primo nucleo destinato ad “incubatore” di impresa. ISTEC ha partecipato alla rete regionale HighMech con il Laboratorio di Alta Tecnologia (MatMec), a progetti Spinner e PRRIITT e alla fase operativa dei Progetti definiti Tecnopoli. La Regione ha incluso ISTEC tra le strutture dedicate a Ricerca e Innovazione come una delle sedi di Laboratorio accreditato della Rete Alta Tecnologia, orientati allo sviluppo di infrastrutture innovative nei sistemi produttivi territoriali, al sostegno dell’insediamento di nuovi laboratori di ricerca e di nuove imprese derivanti dai risultati della ricerca. ISTEC partecipa all’organizzazione di eventi (workshop, seminmanri, scuole, fiere) a cadenza regolare indirizzati all'intro tra operatori della ricerca e innovazione del comparto industriale. In particolare aderisce alle iniziative pormosse e sostenute sa Aster (Regione Emilia Romagna) per la diffusiONe delle informazioni e sede di incontri e scambi, quale per es. l'evento annuale R2B e la partecipazione alle piattaforme regionali. Stante la diversificazione di competenze all'interno dell'istituto, ricercatori ISTEC sono presnti nelle seguenti piattaforme regionali: Meccanica e Materiali, Costruzioni, Energia e Ambiente e Scienze della Vita. Una fitta rete di collaborazioni scientifiche consente al personale dell’ISTEC contatti frequenti con la comunità scientifica istituzionale (Università, Enti di Ricerca) ma anche con realtà industriali ed imprenditoriali. Risulta anche di rilievo una numerosa persenza in piattaforme e grupopi di lavoro nazionali. Le principali collaborazioni sono elencate a corredo nel campo dedicato. NETWORK INTERNAZIONALE Fin dai primi anni ’80, la presenza dell’ISTEC sullo scenario internazionale è cresciuta e si è intensificata. Attualmente sono attive numerose iniziative quali • partecipazione a Progetti Europei • programmi inter-ministeriali • contratti di ricerca • accordi bilaterali • collaborazioni dirette che comportano uno stretto confronto tra ISTEC e numerosi Enti di Ricerca, Università ed Istituzioni Nazionali. Dal 2003 al 2008 è stato attivo, a Kyoto (Giappone), il Laboratorio congiunto Research Institute on Nanoscience (RIN) tra ISTEC e il Kyoto Institute of Technology (KIT), con il supporto finanziario del Ministero degli Affari Esteri ed il CNR. Altre iniziative finanziate dal Ministero degli Affari Esteri hanno sostenuto progetti di collaborazione e formazione professionale verso paesi in via di sviluppo: Vietnam, Indonesia, Brasile, Siria. ISTEC attualmente collabora con molteplici partners europei coinvolti in Progetti comunitari congiunti. Attività di collaborazione prolungate negli anni sono state favorite dagli accordi bilaterali del CNR (Cina, Slovacchia, Argentina, Romania, Spagna, Brasile, Portogallo, Turchia), o da accordi diretti con varie Istituzioni ed Università. La visibilità dell’ISTEC sulla scena sovranazionale ha beneficiato della presenza attiva in Associazioni culturali quali la Società Ceramica Italiana, la Società Italiana di Reologia, la Società Ceramica Europea, l’International Ceramic Federation, la Società Europea Biomateriali, le piattaforme europee (ENMAT,EUMAT, Nanomedicine, Costruzioni). Le principali colalborazioni sono elencate a corredo nel campo dedicato. (literal)
Attività di formazione
  • ISTEC-CNR svolge, anche attraverso propri programmi di assegnazione di borse di studio e di ricerca, attività di formazione nei corsi universitari di dottorato di ricerca, attività di alta formazione post-universitaria, di formazione permanente, continua e ricorrente, e attività di formazione superiore non universitaria. L'attività formativa di ISTEC-CNR viene esplicitata con riferimento a: 1) SCUOLA DI DOTTORATO IN CONVENZIONE CON UNIVERSITA' di PARMA in Scienza e Tecnologia dei Materiali dal 2013 (STM, cicli XXIX-XXXI). Questa scuola di dottorato ha lo scopo di conferire un titolo a laureati in Scienza-Fisica-Chimica-Ingegneria dei Materiali, per formare esperti ad alta qualificazione. La scuola di dottorato infatti mette a frutto le competenze presenti sia all'Università di Parma che al CNR per fornire una base interdisciplinare sui seguenti argomenti: conoscenza sui processi di sintesi e sviluppo dei materiali in relazione alla struttura e alle proprietà chimico-fisiche; fornire la capacità di modellizzare e progettare nuovi materiali; acquisire il controllo delle tecnologie di processo e la conoscenza delle tecniche diagnostiche ed analitiche. ISTEC ha un proprio rappresentante nel Collegio dei Docenti e attualmente ha tre dottorandi che frequentano questo corso con attività di tesi presso ISTEC. 2) Attività di Docenza e Coordinamento del 'MODULO 2: Processi ed applicazioni dei materiali ceramici' del 'Corso C8 - Processi ed applicazioni dei materiali polimerici e ceramici' del DOTTORATO DI RICERCA IN CHIMICA dell'Università di Bologna 3) CORSO DI LAUREA IN CHIMICA E TECNOLOGIE PER L'AMBIENTE E PER I MATERIALI- Curriculum Materiali Tradizionali e Innovativi, della scuola di Scienze dell'Università di Bologna precedentemente nominato CHIMICA DEI MATERIALI E TECNOLOGIE CERAMICHE della FACOLTA' DI CHIMICA INDUSTRIALE, UNIVERSITA' DI BOLOGNA. ISTEC-CNR ospita presso le sue strutture il corso di laurea, dal suo insediamento, avvenuto nel 2000. Ciò costituisce esempio di come obiettivi di rilievo possano essere conseguiti con l'indispensabile collaborazione tra Università e CNR con il sostegno degli Enti Locali, dell'Industria e dell'ENEA, ognuno per quanto di propria competenza istituzionale. La laurea impartisce una preparazione di base in chimica e specifiche conoscenze e professionalità nel settore dei materiali, tramite corsi integrati e monografici, seminari e tirocini dedicati alla scienza e tecnologia dei materiali metallici, polimerici, ceramici o loro compositi, agli impianti meccanici e chimici, al disegno industriale e all'ingegneria gestionale. ISTEC ospita i laboratori di questo corso dal 2001 e fornisce l'accesso ai propri laboratori per visite, corsi, dimostrazioni, tiene seminari e lezioni specifiche e collabora con i docenti per attività didattica e tesi di laurea. Attualmente sono Associati ad ISTEC quattro dei docenti di questo corso. A personale ISTEC è richiesto annualmente di prestare attività didattica teorico-sperimentale nei laboratori ISTEC, in particolare risultano coinvolte competenze relative a Reologia, Analisi Termica, Microscopia Elettronica, Proprietà Meccaniche, Voltammetria Ciclica. 4) Organizza seminari e visite dei propri laboratori per scuole medie superiori 5) Corsi di perfezionamento post-laurea: ISTEC ha organizzato corsi specifici sui Materiali Avanzati e sui Beni Culturali. 6) Tesi di Laurea: negli ultimi tre anni ISTEC ha ospitato 35 studenti in tesi provenienti da diverse università Italiane e straniere 7) Dottorati di Ricerca: ISTEC ospita mediamente una ventina di dottorandi di diverse università italiane e straniere. La maggior parte di questi percepisce assegno di ricerca. 8) Docenze e Didattica: I ricercatori di ISTEC-CNR collaborano abitualmente con Università e altri tipi di organizzazioni svolgendo docenze didattiche su materie specialistiche di loro competenza presso Corsi di Perfezionamento post-laurea e post-diploma. Ha svolto inoltre corsi di aggiornamento professionale per personale docente di scuole medie superiori. 9) Training di aggiornamento professionale per Aziende. ISTEC-CNR offre la possibilità alle aziende che lo desiderano di far svolgere al loro personale tecnico specifici corsi di aggiornamento professionale e stages appositamente formulati sulle particolari esigenze formative e organizzative. Vengono organizzati e svolti corsi specifici professionalizzanti e/o ad alta formazione su richiesta di committenti di enti e imprese. Generalmente questi corsi consistono fasi teorico/pratiche e sperimentali in laboratorio. Questi corsi vengono regolati da apposti contratti e spesso sono completamento di progetti di ricerca tra industria e ISTEC-CNR. Esempi ne sono un corso sui materiali Avanzati per una decina di dipendenti di una azienda Russa nel 2012, due corsi a corredo di attività nei progetti PON, l'ospitalità offerta a dipendenti di aziende all'interno di specifici contratti di ricerca.. 10) Formazione collegata a COLLABORAZIONI INTERNAZIONALI Attraverso protocolli internazionali stipulati dal nostro Ministero degli Affari Esteri e paesi stranieri, accordi bilaterali tra CNR ed omologhe Istituzioni Estere o attraverso rapporti diretti tra ISTEC e realtà scientifiche internazionali, l’Istituto ha ospitato studenti di diverse nazionalità. Tra gli Associati all'Istituto figurano diversi professori di università straniere. (literal)
  • Via Granarolo, 64 (literal)
  • 48018 (literal)
  • Faenza (literal)
  • RA (literal)
  • 0546699711 (literal)
Codice CDS
  • 073 (literal)
  • L'innovazione tecnologica è la forza motrice capace di orientare le Imprese verso nuovi obiettivi, in termini di processo e di prodotto, consentendo il rinnovamento delle strutture industriali e la creazione di nuovi settori di attività economica. La Ricerca è alla base di qualsiasi processo innovativo, ma il percorso che conduce dall'intuizione alla scoperta e da questa alle sue applicazioni, attraverso anche meccanismi di trasferimento tecnologico, non è mai del tutto riproducibile. Per disporre in modo efficace della risorsa Innovazione è necessario creare strumenti che consentano una migliore identificazione delle innovazioni tecnologiche e il maggior numero di applicazioni possibili. ISTEC, al fine di promuovere e sostenere le Imprese lungo percorsi finalizzati all’innovazione tecnologica, mette a disposizione i seguenti strumenti A. Contratti con le Imprese per obiettivi di innovazione B. Servizi per conto di terzi C. Accesso guidato ai finanziamenti pubblici D. Azioni di trasferimento tecnologico E. Supporto alla formazione specialistica f. Convegni, incontri ricerca/impresa, Fiere ISTEC ha conseguito l’Accreditamento Istituzionale (AI) delle strutture di ricerca industriale e trasferimento tecnologico della Regione Emilia-Romagna. Attraverso questo strumento di qualificazione, la Regione Emilia-Romagna attesta che le modalità organizzative e gestionali delle strutture di ricerca accreditate sono consone all’instaurazione di un rapporto sistematico con le Imprese, e in generale con gli utilizzatori dei risultati della ricerca. CONTRATTI DI RICERCA: ISTEC, nel ruolo di interfaccia con le realtà industriali, mette a disposizione delle Imprese una capacità tecnico-scientifica per attività volta all'innovazione su: - ricerca e sviluppo di prodotti - ricerca, sviluppo ed ottimizzazione di processi - nuove tecnologie Ogni argomento o tematica riconducibile a quanto descritto nella sezione \"Ricerca\" può essere oggetto di valutazione per rapporti con Imprese, primariamente indirizzati all'innovazione di materiali/processi/dispositivi e problematiche inerenti I comportamenti nelle condizioni di utilizzo. SERVIZI DI CONTO TERZI: ISTEC assiste le imprese nel controllo qualità dei materiali e nella misura di caratteristiche e proprietà dei prodotti. Allo scopo vengono fornite le analisi di seguito elencate in sintesi: Microstruttura e tessitura di polveri e materiali densi, Caratteristiche Chimico-Fisiche di materi prime, semilavorati e prodotti finiti, Analisi reologica di sistemi colloidali, Proprietà meccaniche fini a 1500°C, Tribologia e usura, Misure elettriche, Analisi termiche, Bio-compatibilità e citotossicità, Caratterizzazione Tecnologica, Taglio e finitura superficiale, Ossidazione e corrosione, Suscettività magnetica, Trattamento polveri, reazioni e sintesi, Formature semplici e complesse, Rivestimenti, Trattamenti termici e sinterizzazioni, Sintesi e Trattamento di polveri, Test di formatura con diverse tecnologie: pressatura, colaggio su nastro, colaggio in stampi Trattamenti termici, ASSISTENZA PER PROGETTI CON FINANZIAMENTI PUBBLICI: Solo piccole quote dei finanziamenti pubblici destinati a promuovere la Ricerca, lo Sviluppo e l'Innovazione Tecnologica raggiungono efficacemente i potenziali beneficiari. Gli operatori privati nell'affrontare l'iter che porta alla presentazione delle domande di finanziamento alle diverse istituzioni competenti e all'eventuale approvazione, devono affrontare principalmente due ordine di problemi: mancanza di un'informazione tempestiva ed efficace sulle opportunità esistenti, difficoltà di accesso al finanziamento, una volta individuata la linea più appropriata. ISTEC offre la propria competenza come sostegno alle Imprese nella definizione di programmi di innovazione, nella stesura e presentazione delle proposte nelle opportune sedi regionali, nazionali e comunitarie. ISTEC offre un primo intervento informativo e, ove necessario, indirizza a organismi nazionali ed europei deputati a sostenere le imprese nella scelta dell'ampia gamma di possibilità. Il servizio è rivolto alle imprese del comparto ceramico e si focalizza in particolar modo nei seguenti settori: -ricerca e sviluppo tecnologico -innovazione e trasferimento di tecnologie e di conoscenze -formazione e risorse umane -cooperazione tecnologica internazionale -attività produttive PARTECIPAZIONE AI PANEL DI VALUTAZIONE BANSI MISE A partire dall'ottobe 2014 ISTEC contribuisce ai panel di Valutazione dei porgetti di sviluppo presentati dalle industrie nell'ambito dei bandi del MISE sulla Crescita Sostenibile. Sono impegnati, al momento, come valutatori 7 Ricercatori e il Presidente del Panel Fabbricazione e Trasformazioni Avanzate. AZIONI DI TRASFERIMENTO TECNOLOGICO E SUPPORTO ALLA CREAZIONE DI IMPRESA: Nel trasferimento tecnologico, le peculiarità che consentono all’ISTEC di assumere un ruolo da protagonista in progetti congiunti con le Imprese derivano dalle sue capacità nel “manufacturing” di componenti ceramici che partono dallo sviluppo di processi di sintesi e produzione fino alla fornitura di prototipi e componenti funzionali agli obiettivi finali. Oltre al comparto produttivo di materiali e componenti ceramici, ISTEC si rivolge ai settori applicativi ove maggiormente ha acquisito competenze e conoscenze atte a soddisfare le richieste industriali. I principali settori di riferimento sono: Energia e Ambiente, Trasporti, High-Tech, Nanotecnologie, Aerospazio, Medicina Rigenerativa, Patrimonio Culturale. Per ciascuna delle linee tematiche indicate, ISTEC, nel ruolo di interfaccia con la realtà industriale, mette a disposizione delle Imprese una capacità tecnico-scientifica e soluzioni adeguate per progetti di ricerca e attività di consulenza su sviluppo di prodotti, sviluppo ed ottimizzazione di processi e nuove tecnologie. L'assistenza alle imprese si attua con contratti di ricerca e servizi di analisi specifiche. ISTEC persegue una attenta protezione della proprietà intellettuale mediante brevetti, diversi dei quali sono stai licenziati ad imprese. Recentemente ISTEC ha sostenuto la creazione di nuova impresa a cui il CNR ha ceduto in licenza esclusiva un brevetto esteso a livello mondiale. ORGANIZZAZIONE E SVOLGIMENTO CORSI SPECIFICI DI ALTA FORMAZIONE SU RICHEISTE DA PARTE DI COMMITTENTI INDUSTRIALI E/O CONNESSI A PROGETTI PON. I corsi sono stati organizzati e svolti da personale ISTEC e in ogni sono stati costituiti da una fase teorico/pratica e da un'altra di partecipazione ad attività sperimentali in laboratorio. I principali esempi sono: 1) Corso di una settimana rivolto ad una decina di partecipanti: personale di una azienda (Nevz Soyuz di Novosibirk) e di Novosibirsk State University, su materiali ceramici avanzati, processi di produzione e nanotecnologie. 2) Corso di una settimana rivolto a personale coinvolto nel PON SOLTESS, inerente le tematiche di questo progetto su materiali ceramici strutturali. 3)Corso di un centinaio di ore ad una decina di persone provenienti dalle aziende coinvolte nel PON PANDION su materiali e tecnologie rivolte a settori ad alta tecnologia, con particolare riferimento al setotre aerospaziale. CONVEGNI, FIERE, DISSEMINAZIONE ATTRAVERSO STAMPA E SITI WEB. L'organizzazione di convegni internazionali e nazionali, seminari e fiere costituisce un importante opportunità a supporto delle esigenze delle Imprese del settore e per promuovere la discussione su tematiche tecnico-scientifiche di aggiornamento e di interesse per gli addetti ai lavori. ISTEC ha organizzato molte edizioni della Giornata di Trasferimento Tecnologico (TTDay) e partecipa ad altri eventi come l'annuale appuntamento R2B a Bologna, luoghi di incontro di domanda e offerta di tecnologie, e quindi occasione per un confronto costruttivo tra ricerca e impresa. ISTEC organizza workshop e incontri tematici specifici su argomenti di potenziale interesse per l'innovazione rivolti ad operatori economici e addetti all'aggiornamento tecnico e scientifico nelle imprese. (literal)
  • COMPETENZE UNICHE A LIVELLO NAZIONALE PER QUANTO RIGUARDA I PROCESSI PORDUTTIVI DI POLVERI, MATERIALI MASSIVI DENSI E POROSI, COMPONENTI E DISPOSITIVI CERAMICI. ASSOCIA ALLA INGENERIZZAZIONE E PROGETTAZIONE DEI MATERIALI LA CAPACITA' DI CONTROLLARE I PROCESSI PER OTTENERE PRESTAZIONI SPECIFICHE RICHIESTE DELLE APPLICAZIONI. COMPETENZE SUI Processi REAZIONI E SINTESI POLVERI E NANOPOLVERI TRATTAMENTO POLVERI, FORMATURE DI MANUFATTI A GEOMETRIA SEMPLICE E COMPLESSA RIVESTIMENTI GIUNZIONI TRATTAMENTI TERMICI E SINTERIZZAZIONE in aria, sotto vuoto, atmosfera controllata con e senza pressione applicata. TECNICHE ANALITICHE E RELATIVE COMPETENZE Microstruttura e tessitura: Microscopia ottica, Microscopia elettronica a scansione (SEM, ESEM), Superfice specifica, Porosimetria, Analisi granulometrica, Diffrazione dei Rx (XRD), Microscopia elettronica a trasmissione in laboratori esterni. Analisi delle Superfici: Rugosimetria. Caratteristiche Chimico-Fisiche:Tensione superficiale ed angoli di contatto, Spettroscopia ICP-AES, Spettroscopia EDX, Cromatografia ionica (HPLC), Spettrofotometria FT-IR, Spettroscopia elettro-acustica (Potenziale Z), Dynamic light scattering (DLS.) Caratterizzazione reologica di sistemi dispersi: Viscosità , Limite di scorrimento, Tempo-dipendenza (tissotropia), Viscoelasticità. Proprietà meccaniche: Resistenza a flessione fino a 1500°C, Durezza, Nano-durezza, Moduli di Young, Tenacità a frattura fino a 1500°C, Tribologia e usura, Usura e adesione, Attrito, Erosione. Misure elettriche: Rigidità dielettrica, Risonanza piezoelettrica , Caratterizzazione dielettrica DC ed AC 100 Hz- 3.0 GHz, Isteresi ferroelettrica, Temperatura di Curie e costanti piezoelettriche, Misure di spostamento, Misure di sensitività acustica, FORC. Analisi termiche Bio-compatibilità e citotossicità Caratterizzazione Tecnologica Taglio e finitura superficiale Ossidazione e corrosione Permeabilità e Suscettività magnetica -- QUESTE COMPETENZE SONO IL SUPPORTO ALLO STUDIO DEI MATERIALI E COMPONENTI OGGETTI DI STUDIO, PER LE PRINCIPALI AREE DI RICERCA ( DI SEGUITO ELENCATE) HIGH TECH E NANOTECNOLOGIE Laterizi e riciclo di scarto Il CNR-ISTEC è in prima linea nello studio delle prestazioni del laterizio (durabilità e proprietà termo-igrometriche) e del comportamento tecnologico degli impasti argillosi, in collaborazione con aziende, università e centri di ricerca. Particolare attenzione è dedicata al riciclo di scarti e sottoprodotti industriali nel ciclo di produzione del laterizio e delle piastrelle di ceramica, nel quale il CNR-ISTEC ha un’esperienza pluridecennale che include: - analisi di laboratorio - assistenza nelle prove industriali - consulenza per problematiche di prodotto e di processo - banca dati sull’utilizzo dei residui civili e industriali in ceramica. Materie prime ceramiche I prodotti ceramici per l’edilizia e per gli usi domestici ed industriali sono ottenuti facendo largo impiego di materie prime naturali. Laterizi, piastrelle, sanitari, stoviglierie, aggregati leggeri e refrattari silico-alluminosi sono tutti fabbricati utilizzando principalmente materiali argillosi. Il comportamento durante il processo tecnologico e le proprietà tecniche dei prodotti ceramici dipendono strettamente dalle caratteristiche delle materie prime. In questo ambito, il CNR-ISTEC è impegnato non solo a ricercare, caratterizzare e sviluppare nuovi giacimenti e impieghi di scarti industriali come materie prime per ceramica, ma anche modellizzare le loro proprietà e il loro comportamento tecnologico. Pigmenti ceramici e tecniche di decorazione I pigmenti ceramici sono cristalli colorati che vengo¬no dispersi in una matrice vetrosa, in cui sono insolu¬bili, allo scopo di impartire il colore attraverso una mi¬scela eterogenea. Pigmenti ceramici sono largamente usati per colorare piastrelle, stoviglierie, sanitari, smalti e vetri. Il CNR-ISTEC sviluppa nuovi pigmenti, in collaborazione con università e imprese italiane e straniere, al fine di migliorare le proprietà ottiche, la stabilità nel processo ceramico, la produzione e il costo industriale, la salute e la sicurezza. Esempi: Hardystonite, blu, Ca2(Zn,Co)Si2O7. Ematite inclusa in silice, rosso, [Fe2O3]SiO2. Srilankite, giallo, Zr(Ti1-x-ySnx-yVyYy)O4. Pirocloro, viola, Y2(Sn,Cr)2O7-d. Rutilo, nero, Ti1-x-yVxWyO2. Corindone, grigio-blu, Al2O3-MoOx. Pseudobrookite, marrone, Fe2TiO5. Superfici ceramiche funzionalizzate La funzionalizzazione delle superfici ha suscitato negli ultimi anni un particolare interesse in diversi settori industriali: ceramica, vetro, metalli. La modifica delle proprietà chimico-fisiche di superficie – attraverso la deposizione di nanorivestimenti, – consente di realizzare materiali a bagnabilità controllata, in grado di degradare sostanze inquinanti (superfici fotocatalitiche, superidrofiliche) o di evitare l’adesione dello sporco o del fouling marino Negli ultimi anni, l’ISTEC ha sviluppato il know-how per la realizzazione di: superfici “self cleaning”, superfici superidrofiliche (angolo di contatto con l’acqua < 5°), superfici superidrofobiche (angolo di contatto con l’acqua >160°), superfici ad elevata idrofobicità dinamica (angolo di “sliding”< 20°), superfici oleofobiche (angolo di contatto con oli >120°), superfici antifouling a ad attrito ridotto. Sono attive linee di ricerca e di sviluppo precompetitivo per la realizzazione di superfici rivestite con ossidi semiconduttori, ad es. TiO2, in grado di presentare elevata idrofilicità e capacità di degradazione sia di molecole organiche che di ossidi inorganici (NOx) sotto irraggiamento UV; in questo ambito, si stanno studiando soluzioni innovative per implementare l’attività delle superfici anche in condizioni di illuminazione non idonea (ad es. al buio o con fonte di illuminazione nel visibile) in modo da ampliare la destinazione d’uso dei prodotti. Nel contempo sono stati realizzati all’ISTEC prototipi di superfici ceramiche a diversa finitura (smaltate e non, con smalti di composizione diversa), superidrofobiche che presentano, nel contempo, elevata idrofobicità dinamica e oleofobicità con grandi prospettive applicative in molteplici settori industriali. Tessuti ceramizzati La presente attività riguarda la funzionalizzazione di substrati tessili con un rivestimento ceramico nano strutturato attraverso una deposizione sol-gel, sulla base delle seguenti fasi: ottimizzazione del nano sol da depositare, ottimizzazione dei parametri della deposizione: pre e post trattamenti del substrato, tempi di immersione, trattamenti termici di curing per il fissaggio del rivestimento, caratterizzazione chimico fisica e funzionale dei campioni ceramizzati Il processi di ceramizzazione di substrati tessili, sono finalizzati all’ottenimento di prodotti tessili performanti (autopulenti, antiusura, antifiamma) dove le proprietà della fase ceramica sono trasferite al substrato tessile, preservandone colore, traspirabilità. All’ISTEC è stato sviluppato un processo di ceramizzazione di substrati tessili per arredamento con un rivestimento a base di TiO2 che è risultato trasparente, uniformemente distribuito e stabile nei confronti dei trattamento di lavaggio e test di usura. Sui campioni tessili ceramizzati sono state testate le proprietà foto catalitiche quali l’efficienza in processi di rimozione di macchie comuni quali caffè, olio, pomodoro, sotto l’esposizione della luce del sole. Gli stessi campioni tessili ceramizzati sono stati montati all’interno di un foto reattore e testati per la rimozione di NOx, registrando un abbattimento istantaneo dei gas inquinanti. Un progetto di impresa denominato Tessuti Ceramizzati ha ricevuto il primo premio per l’area nord italia alla business plan competition CNR/Il Sole 24 Ore nel 2010, concentrando l’interesse di molti addetti ai lavori. Sintesi e design di nanomateriali La presente attività è articolata secondo tre argomenti fondamentali: i) sintesi e funzionalizzazione di nano sols e/o nano polveri; ii) formulazione di nano sols (pH, contenuto di polveri e additivi); iii) processi di ceramizzazione di superfici tramite la deposizione di nano sols. Nell’ambito delle sintesi di nano materiali si sono messe a punto sintesi di ossidi di metalli e/o metalli tramite processi sol-gel di diverso tipo sia con tecniche di riscaldamento convenzionale che al microonde. Grazie alla progettazione/ottimizzazione delle procedure di sintesi è stato possibile realizzare nanostrutture complesse di tipo core-shell, ossido-metallo, ma anche ossido-ossido o metallo-metallo, ottenendo quindi proprietà sinergiche e mirate tra i materiali. Nell’ambito della ingegnerizzazione di superfici è stata trasferita la decennale esperienza che l’ISTEC vanta nella scienza dei colloidi per controllare le proprietà di superficie dei nano materiali e i processi di confinamento degli stessi (potenziale zeta, diametro dinamico dei sistemi nano dispersi, stabilità colloidale, tensione superficiale). Recentemente l’interesse si è spostato verso la funzionalizzazione di superfici solide (tessili, ceramiche, polimeriche, polveri) mediante deposizione di film nano strutturati trasparenti di materiali ceramici. L’ampia versatilità dei nanomateriali sintetizzati (ossidi e metalli) ha permesso di studiare la loro applicabilità nei settori più disparati: processi catalitici, nanofluidi per scambio termico, superfici antibatteriche/autopulenti. Una attenzione particolare è rivolta agli aspetti relativi al nano-safety: ingegnerizzazione di superfici in modo da diminuire l’impatto che i nano materiali possono avere sui recettori biologici e l’ambiente, misure di esposizione nei luoghi di lavoro. Giunzioni ceramiche Le giunzioni tra materiali ceramici o tra materiali ceramici e metalli o vetri riveste particolare importanza in numerose applicazioni nelle quali è necessario accoppiare materiali con prestazioni diverse (ceramici e metalli ad esempio) o in cui venga richiesto un componente ceramico con una forma complessa. I ceramici spesso possono essere prodotti solo con forme semplici e questo ne limita l’utilizzo. Le tecniche di giunzione offrono la possibilità di ovviare a questo problema congiungendo tra loro più componenti di forma semplice. Le tecniche di giunzione sviluppate presso ISTEC si possono così riassumere: • Giunzione con interstrati vetrosi tra materiali ossidici e non ossidici • Giunzione diretta tra materiali ossidici e non ossidici • Brasatura tra ceramici e metalli con interstrati formati da elementi attivi Ceramici compositi polifunzionali Con lo sviluppo di compositi ceramici, si ha la possibilità di progettare e produrre materiali che soddisfino diverse tipologie di requisiti: o specifiche funzioni elettriche o elevata lavorabilità o miglioramento delle proprietà meccaniche (resistenza e tenacità a frattura) L’aggiunta di una fase elettro-conduttiva (ceramica, intermetallica o metallica), in quantità di almeno il 30% in volume, conferisce un’elevata conduttività elettrica a ceramici dielettrici (ad. essempio allumina, nitruro di silicio o di alluminio, carburo di silicio). Tra i compositi studiati all’ISTEC vi sono: Si3N4-TiN, Si3N4-MoSi2, SiC-AlN-MoSi2, Al2O3-TiC, Al2O3-TiB2, Al2O3-TiN, Al2O3-Mo, Al2O3-NiAl. L’aggiunta di una fase secondaria “lubrificante” come il BN (esagonale) consente anche un’elevata lavorabilità meccanica. L’associazione di funzioni elettriche a quelle termiche e meccaniche rende questi materiali idonei per riscaldatori, accenditori e componenti a resistività elettrica controllata. I CERMET (compositi metallo-ceramica) a base di TiCN-WC-Ni-Co e metalli duri WC-Co sono invece studiati come utensili per lavorazioni meccaniche. Tessiture conmplesse come le strutture laminate sono prodotte e studiate epr le loro superiori carateristiche meccaniche e tribologiche. L'attenzione è rivolta, in tutti i casi, allo sviluppo del processo produttivo, e al controllo della miscrostruttura e misura delle proprietà elettriche, termo-meccaniche, comportamento in ambienti ossidanti e corrosivi. Materiali piezoelettrici per applicazioni elettromeccaniche L’attività di ricerca sui materiali ceramici piezoelettrici è orientata allo sviluppo dei materiali e dei componenti massivi (densi o porosi) o film spessi per applicazioni specifiche operanti a bassa ed alta potenza, in un ampio intervallo di frequenze. Possono essere sviluppati (progettati e realizzati) prototipi di: a) attuatori e sensori piezoelettrici massivi e multistrato, b) trasformatori, c) sensori acustici, d) trasduttori per soppressione attiva di vibrazione o recupero di energia meccanica (energy harvesting). Infatti l’unità di ricerca ha una consolidata esperienza nello a)sviluppo di materiali e componenti piezoelettrici ceramici nei sistemi PZT, PLZT, BNBT, BST, PMN, PMN-PT, PSNT, CCTO, compositi PZT-CF b)sintesi di polveri perovskitiche nanometriche anche leadfree per gel combustion c)sviluppo di materiali porosi PZT (anche a gradiente di porosità e con porosità anisotropa) con metodi a secco (pressatura) o da sospensioni. d)produzione di i) componenti sottili per colatura su nastro, ii) forme cilindriche per estrusione, iii) piccole serie di campioni e relativa finitura (taglio, deposizione elettrodi, polarizzazione), iv) film spessi (1-50 micron) . e)studio di compositi multiferroici combinando il materiale ferroelettrico (PZT, BNBT) con il materiale ferromagnetico (ferriti). f)caratterizzazione morfologico-microstrutturale e funzionale dei materiali e componenti piezoelettrici. Geopolimeri per edilizia ed infrastrutture, trasporti, riciclo e biomateriali. I geopolimeri sono polimeri inorganici sintetici a base alluminosilicatica o fosfatica legati chimicamente a T<300°C. Questa tecnologia consente la produzione di materiali con proprietà ceramiche con le stesse modalità di alcune materie plastiche, evitando gli equipaggiamenti pesanti e le alte temperature dagli impianti ceramici industriali. Infatti i manufatti in geopolimero possono essere prodotti per stampaggio e senza l’ausilio di ulteriori finiture. I geopolimeri sono eco-compatili ed eco-sostenibili. È importante sottolineare che i materiali geopolimerici sono sempre compositi: la resina geopolimerica funge da collante per le cariche inerti che funzionalizzano o rinforzano il materiale. I geopolimeri trovano applicazione in molti settori, quali: trasporti, edilizia ed infrastrutture, metallurgia, trattamento dei rifiuti, restauro, arte, biomedicale, ecc. ISTEC collabora a livello nazionale ed internazionale per sviluppare questa tecnologia, affrontando lo studio di base della reattività delle materie prime, in particolare di metacaolini, e la definizione di composizioni con fasi secondarie funzionalizzanti come fibre bio-solubili e particelle ceramiche. Inoltre ISTEC produce materiali a base geopolimerica per applicazioni strutturali e termo meccaniche quali: pannelli leggeri isolanti termici, acustici e taglia-fuoco; leganti per alta temperatura, schiume e rivestimenti refrattari. Infatti, i geopolimeri hanno una grande tolleranza alle alte temperature poiché sono incombustibili, non sviluppano gas o fumi, non sono tossici e non “esplodono” poiché contrariamente ai cementi idraulici tradizionali non contengono acqua in struttura. Scarti e sottoprodotti industriali di varia natura possono essere riciclati come materie prime o cariche inerti per questo tipo di applicazione. Ceramici luminescenti per applicazioni LED Il mercato dei LED (light Emitting Diodes) per illuminazione è in fortissima crescita (circa 30 % all’anno). Per una diffusione più capillare (ad esempio per l’illuminazione domestica e per elevate potenze) è necessario il superamento di alcuni problemi. Uno dei punti critici risiede nel materiale utilizzato attualmente come convertitore di luce, formato da particelle di un fosforo (generalmente Ce:YAG) inglobate in una matrice siliconica. Le matrici siliconiche sono caratterizzate da una bassa conducibilità termica, si degradano con rapidità, e hanno una bassa trasmittanza a causa di uno scattering della luce elevato. Tutto questo compromette la qualità e quantità della luce emessa. Presso ISTEC sono attualmente in corso studi su componenti a base di Ce:YAG policristallino in grado di sostituire il componente luminescente a matrice siliconica presente nei LED ed aumentarne quindi le prestazioni. I vantaggi del componente ceramico inorganico rispetto alle matrici siliconiche sono numerosi: Maggiore qualità della luce emessa (più vicina alla luce naturale), Maggiore stabilità termica, Aumento dell’efficienza dei LED, Costanza delle prestazioni nel tempo, Applicazioni molto competitive nel mercato dell’illuminazione domestica attualmente non coperto dai LED in commercio. Ceramici ultra-refrattari per applicazioni spaziali ed industriali I metalli di transizione (Ti, Zr, Hf, Ta) formano boruri e carburi che, per il loro punto di fusione tra 3000K e 4200K, vengono definiti ceramici ultra-refrattari (UHTC). Questi materiali sono contraddistinti da: punti di fusione elevatissimi, alta durezza, elevata conduttività termica ed elettrica, buona resistenza all'ossidazione, resistenza meccanica ad alta temperatura che li rende unici per alcune applicazioni in ambienti estremi, e specialmente nell'aero-spazio come: coni di prua, bordi alari d'attacco, superfici di controllo per veicoli ipersonici, superfici di controllo per veicoli di rientro, inserti per ugelli di razzi, componenti per sistemi di propulsione forzata in aria. ISTEC-CNR è la sola realtà istituzionale scientifica che a livello nazionale ed europeo porta avanti da 15 anni attività di ricerca e sviluppo sugli UHTC. Questa mole di attività è stata spesso condotta all’interno di contratti e collaborazioni con: Centro Italiano Ricerche Aerospaziali, Agenzia Spaziale Italiana, European Space Agency, Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale dell’Università di Napoli,US Air Force, Compagnia Generale dello Spazio, Ministero della Difesa, U.S National Science Foundation, Shanghai Institute of Ceramics (Cina), PROMES-CNRS (Fr), INO-CNR, Ing. Aerospaziale, etc. Le attività scientifiche sono focalizzate su: Processi innovativi per fabbricazione di materiali bulk densi o porosi, compositi rinforzati con fibre, whiskers, piattine o carbonanotubi; Caratterizzazioni avanzate: caratterizzazione termo-meccanica ad alta temperatura, comportamento aero-termico (in collaborazione), caratterizzazione TEM ad alta risoluzione, caratterizzazione ottica (in collaborazione); Design e fabbricazione di prototipi su scala di laboratorio fino alla fabbricazione di dimostratori e prototipi a forma complessa e dimensioni realistiche. ENERGIA E AMBIENTE Sistemi ceramici di accumulo elettrico (batterie ZEBRA) Le batterie ZEBRA (Zero Emission Battery Research Activities), grazie all’elevata densità di energia e potenza, costituiscono una delle migliori soluzioni alla moderna richiesta di accumulo energetico per l’uso stazionario e alla domanda di mobilità sostenibile con le auto elettriche ed ibride. Questi sistemi sono costituiti da celle nickel-sodio cloruro, operanti ad alta temperatura (circa 270°C-350 °C), racchiuse in un contenitore termico ed utilizzano un tubo ceramico di Na-²”-allumina come elettrolita solido. Il processo ceramico necessario alla produzione del sistema elettrolitico risulta di fondamentale importanza per potere incrementare le prestazioni delle batterie ed adeguarle alle richieste relative all’uso in regime stazionario. Ogni minimo scostamento in termini composizionali o di processo modifica infatti fortemente le proprietà finali del manufatto. A questo scopo ISTEC si occupa dello studio ad hoc del processo produttivo, dalla sintesi delle polveri alla loro formatura al finale consolidamento termico, necessario a produrre membrane di ²”-allumina con adeguate caratteristiche morfologico-strutturali. La ricerca è focalizzata all’analisi approfondita del comportamento in sinterizzazione del materiale, con particolare attenzione a processi di reactive sintering e all’influenza dei trattamenti termici sulle caratteristiche chimico-strutturali del materiale. L’ottimizzazione dell’intero processo ceramico mira alla produzione di un materiale “full density” con proprietà chimico-microstrutturali idonee alla realizzazione di batterie ad elevata efficienza. Ceramici trasparenti per laser di potenza Molte applicazioni industriali e scientifiche richiedono laser di alta energia e potenza di picco che possono essere ottenuti esclusivamente utilizzando componenti a base di cristalli singoli o ceramici policristallini. In questo ambito i ceramici laser ricoprono un ruolo importante per diverse ragioni: • La fabbricazione di componenti di grande dimensioni è più facile rispetto a quella dei cristalli singoli realizzabili con le usuali tecnologie di crescita controllata; • I ceramici laser sono vantaggiosi per produrre strutture complesse, come quelle a gradiente composizionale o stratificate, fondamentali per migliorare il controllo della trasmissione del calore e delle sollecitazioni termiche che rappresentano attualmente uno dei fattori che limitano l’ottenimento di elevate potenze. Presso ISTEC la ricerca nell’ambito dei ceramici per laser allo stato solido pompati a diodi si è focalizzata sul sistema YAG e prende in considerazione il ruolo e trattamento delle materie prime, i parametri e tecnologie di sinterizzazione . Allo stato attuale è stato ottimizzato il processo per l’ottenimento di materiali con varie composizioni e livelli di drogaggio con Nd, Yb, Er. Celle solari fotovoltaiche di terza generazione a colorante organico (DSSC) Le celle solari fotovoltaiche sono utilizzare per convertire direttamente la luce solare in energia elettrica. Nel 1991 O’Regan e Gratzel hanno realizzato prototipi di celle solari con buona efficienza utilizzando materiali meno pregiati e costosi del silicio monocristallino. Le DSSC (Dye Sensitized Solar Cell) sono costituite da multistrati di materiali a band gap selezionato che permettono l’assorbimento dei fotoni e la loro trasformazione in energia elettrica. Cuore del sistema è uno strato di semiconduttore inorganico (generalmente TiO2) che presenta la duplice funzione di ricevitore degli elettroni ad alta energia generati dal colorante organico in seguito all’assorbimento di fotoni e di supporto allo stesso. In entrambi i casi la struttura porosa è essenziale. L’Istituto si occupa dello studio e dell’ottimizzazione di un prototipo di cella solare fotovoltaica con particolare attenzione alla realizzazione e ottimizzazione degli strati ceramici semiconduttori e del sigillante vetroceramico. Il prototipo di cella solare viene studiato e realizzato con tecniche e materiali direttamente collegabili al mondo industriale per una riduzione di tempi e costi che induca una più rapida introduzione di questo prodotto nel mercato. Elettrolizzatori ceramici ad alta temperatura (SOEC) Un elettrolizzatore planare ad ossidi solidi (SOEC) permette, grazie all’alta temperatura di esercizio, la produzione di idrogeno con una maggior velocità e costi minori dei corrispondenti sistemi a celle polimeriche o alcaline. Un dispositivo di questo tipo può essere considerato come un multistrato ceramico dove l’elettrolita denso è posto tra due elettrodi porosi. La realizzazione di un manufatto con questa geometria richiede un’attenta ottimizzazione di tutte le fasi del processo: sintesi delle polveri, processi di formatura,trattamenti termici necessari al loro consolidamento. L’attività di ISTEC è principalmente rivolta allo studio e ottimizzazione di quei processi ceramici affidabili e facilmente industrializzabili che consentano l’ottenimento dei dispositivi sopracitati in modo economicamente vantaggioso e il più possibile eco-compatibile, sfruttando tecniche come: colaggio su nastro, serigrafia, pressatura. I materiali elettrolitici utilizzati spaziano dalla convenzionale zirconia stabilizzata con ittria (YSZ) alla più innovativa ceria drogata con gadolinia (GDC) e più recentemente a conduttori protonici a base di cerati-zirconati (BCY, BCZY). Principale obiettivo è l’individuazione delle relazioni che intercorrono tra proprietà iniziali delle polveri, microstruttura ed efficienza elettrochimica del prodotto finale, conoscenze fondamentali per l’ottimizzazione dell’intero processo ceramico per la produzione di SOEC. A questo scopo ISTEC si occupa dell’intero processo ceramico necessario alla realizzazione di una SOEC, dalla sintesi delle polveri alla loro formatura e sinterizzazione, nonché della loro caratterizzazione chimico-fisica e microstrutturale. ISTEC collabora infine con molti centri italiani e internazionali per la produzione e caratterizzazione di celle SOEC. Celle a combustibile ad ossido solido (SOFC) Le celle a combustibile ad ossido solido (SOFC), generalmente utilizzate per applicazioni stazionarie, presentano caratteristiche di flessibilità sia in termini di carburanti (possono essere utilizzati idrogeno, metano ma anche bio-masse) che di potenza erogata, che le rendono appetibili sia per applicazioni industriali che residenziali. Nonostante questi indubbi vantaggi, i sistemi SOFC sono ancora in via di sperimentazione o in forma pre-competitiva soprattutto per gli alti costi connessi con la produzione delle singole celle e con la gestione dell’intero apparato. L’attività di ISTEC è principalmente rivolta allo studio e ottimizzazione di quei processi ceramici affidabili e facilmente industrializzabili che consentano l’ottenimento dei dispositivi sopracitati in modo economicamente vantaggioso e il più possibile eco-compatibile. Sfruttando quindi tecniche già note all’industria ceramica tradizionale come: colaggio su nastro, serigrafia, pressatura, ISTEC lavora all’ottimizzazione del ciclo di produzione di SOFC delle tre generazioni di celle planari: • elettrolita-supportate, • elettrodo-supportate, • metallo-supportate. I materiali elettrolitici utilizzati spaziano dalla convenzionale zirconia stabilizzata con ittria (YSZ) alla più innovativa ceria drogata con gadolinia (GDC) e più recentemente ai conduttori protonici a base di cerati-zirconati di bario (BCY, BCZY). Principale obiettivo è l’individuazione delle relazioni che intercorrono tra proprietà iniziali delle polveri, microstruttura ed efficienza elettrochimica del prodotto finale, conoscenze fondamentali per l’ottimizzazione dell’intero processo per la produzione di SOFC. A questo scopo ISTEC si occupa dell’intero processo ceramico necessario alla realizzazione di una SOFC, dalla sintesi delle polveri alla loro formatura e sinterizzazione, nonché della loro caratterizzazione chimico-fisica e microstrutturale. Assorbitori solari ceramici per sistemi di produzione di energia Il solare termico è una tecnologia per la produzione di energia sicura, sostenibile e a basso costo. La massima temperatura operazionale di un impianto solare è inferiore a 600°C, a causa del rapido degrado dei suoi componenti. Lo scopo di questa attività è lo studio di materiali ceramici innovativi da impiegare come assorbitori solari a temperature oltre i 1000°C. Tali materiali devono possedere requisiti specifici tra cui: P Assorbimento selettivo dello spettro solare P Bassa emissività ad alta temperatura P Elevata conducibilità termica P Stabilità chimica ad alta temperatura Materiali ceramici con differenti caratteristiche di “bulk” e superficie vengono prodotti e analizzati dal punto di vista delle loro proprietà fondamentali ottiche (in collaborazione con istituzioni italiane e straniere) e termo-meccaniche sia a temperatura ambiente che ad alta temperatura. Al momento la ricerca si focalizza su ceramici a base di: HfC, ZrC, HfB2, ZrB2 (UHTCs). Strutture porose ad architettura complessa Realizzazione di strutture a porosità funzionale, controllata e specificamente organizzata. Sono progettate sulla base delle specifiche applicazioni e possono essere in generale caratterizzate o differenziabili in termini di: o morfologia dei pori: pori globulari-isotropi o canaliformi-anisotropi; o distribuzione dimensionale dei pori, dal range sub-micronico ad ultra-macrometrico, o porosità interconnessa o distribuzione spaziale 3D dei pori con presenza o meno di gradienti di porosità nella struttura 3D, o anisotropia, sviluppo preferenziale dei pori in una specifica direzione o composizione/chimica del materiale costitutivo (tipo e stechiometria della fase ceramica, compositi ceramico-ceramico, compositi ibridi) o trattamenti di consolidamento-sinterizzazione In generale sono utilizzate le seguenti tecnologie, anche in combinazione tra loro: replica/ impregnazione di templanti sacrificali, additivazione di porogeni (per es. salt leaching, gas bubbling), foaming diretto, freeze casting, freeze drying, sistemi di macro-granulazione. BIOMEDICALE Funzionalizzazione di superfici per applicazioni medicali Processi di sintesi di nano-polveri biomimetiche per rigenerazione di tessuti connettivali duri Processi morfo-sintetici e trasformazioni biomorfiche per scaffold ossei a struttura gerarchicamente organizzata Scaffold compositi bio-ibridi per la rigenerazione di regioni ossee e osteocondrali Scaffold a base di polimeri naturali per la rigenerazione di tessuti molli Fasi magnetiche bioattive per rigenerazione tissutale e terapie basate sull’ipertermia Scaffold porosi biomimetici e bio-riassorbibili a base ceramica e ceramico-polimerica per applicazioni rigenerative load-bearing in ortopedia e chirurgia spinale Sistemi di rilascio Processi di sintesi e funzionalizzazione per il controllo del fenotipo cellulare Ceramici bio-inerti per protesi strutturali PATRIMONIO CULTURALE Prodotti e tecnologie per la conservazione ed il restauro: geopolimeri e malte idrauliche I prodotti per la conservazione ed il restauro dei materiali ceramici e lapidei nei Beni Culturali devono avere compatibilità con i materiali su cui si interviene e durabilità e stabilità nel tempo. Le malte idrauliche naturali a base di grassello di calce e meta caolino sono ottimali per la messa in sicurezza di strutture archeologiche; la ricollocazione di lacerti musivi su supporto mobile; il recupero di edilizia storica; interventi di bioedilizia su edifici storici e per il recupero di centri storici. Hanno tempi di presa rapidi. Sono un’ottima e naturale alternativa alla malte cementizie, non completamente compatibili e che sviluppano nel tempo sali solubili. Ceramica, mosaico e malte nei Beni Culturali: archeometria e diagnostica Gli studi archeometrici attraverso caratterizzazioni chimico-minero-petrografiche, microstrutturali e fisiche permettono la conoscenza del materiale al fine di identificare le materie prime e la loro provenienza; forniscono inoltre precise indicazioni circa le tecnologie di lavorazione utilizzate. - Ceramica. Composizione chimico-mineralogica, proprietà fisiche del corpo ceramico. Caratteristiche petrografiche della matrice e dello scheletro. Caratteristiche chimico-fisico-microstrutturali del rivestimento. - Mosaico: Tessere lapidee (colore, caratteristiche e classificazione petrografica), Tessere in vetro (colore, struttura, composizione chimica, classificazione), Tessere in ceramica. - Malta di allettamento e degli strati preparatori (composizione del legante, composizione dimensioni e forma dell’aggregato, grado di idraulicità, rapporto legante/aggregato, caratteristiche fisiche e microstrutturali) Diagnostica. Studio analitico dei materiali ceramici, musivi e malte con particolare riguardo alla identificazione delle forme e prodotti di degrado per riconoscere le cause di degrado (naturale e antropico). (literal)
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  • Via Granarolo, 64 - 48018 Faenza (RA) (literal)