Descrizione della commessa "Sintesi e Progettazione di Materiali Macromolecolari ad Architettura Controllata, Nanostrutturati e Biomimetici (PM.P02.005)"

Type
Label
  • Descrizione della commessa "Sintesi e Progettazione di Materiali Macromolecolari ad Architettura Controllata, Nanostrutturati e Biomimetici (PM.P02.005)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • L'esclusivo uso di poliolefine garantisce sostanziale assenza di rischio nella fase di produzione industriale dei materiali e di termovalorizzazione, oltre a facile riciclabilità. Le poliolefine sono la famiglia di polimeri di massa tra le meno inquinanti: a fine vita possono essere facilmente riprocessate e riutilizzate, o in alternativa utilizzate come fonte di energia. Infine le poliolefine sono prodotte con processi catalitici estremamente efficienti che non danno luogo a sottoprodotti da smaltire, con notevole risparmio dal punto di vista energetico. I nuovi materiali a base poliolefinica a struttura controllata, con ampia gamma di funzionalità, che il progetto si propone di sviluppare potranno sostituire a breve-medio termine materiali plastici meno compatibili con la salute e con l'ambiente, o più costosi, fornendo allo stesso tempo migliori prestazioni. Le ricadute in termini tecnici, legate alle innovazioni che saranno apportate nelle tecnologie produttive e nella messa a punto di nuovi materiali, avrà una sicura ricaduta sull'economia poiché amplierà le produzioni, creando nuove prospettive di utilizzo e nuovi spazi occupazionali. (literal)
Strumentazione
  • - Reattori per polimerizzazione alta e bassa pressione - Spettrometro NMR Avance 400 - Diffrattometro per campioni non orientati - Viscosimetro AVS/N - Osmometro Perkin Elmer 115 - Cromatografo Waters 600E - Fotometro WYATT DAWN DSP-F - Sistema cromatografico GPV2000 Waters - Rivelatore PDA 996 Waters - Cromatografo Alliance 2690 Waters - Spettrofotometro FTIR Bruker IFS 48 - Spettrofotometro Solid-State FT-IR Perkin Elmer UATR Two - Microscopio Elettronico Trasmissione Zeiss EM 900 - Crioultramicrotomo Leica EM FCS - Miscelatore Brabender Plasti Corder 2100 (camere da 50 e 15 cc) - DMTA Polymer Lab MK III - TGA Perkin ELMER TGA 7 - Calorimetro differenziale scansione Mettler 821 - DSC Perkin Elmer Pyris 1 - Estrusore bivite TSE 20 Brabender - Reometro rotazionale AR 2000 TA Instrument - Dispositivo di filmatura a rulli Brabender UNIVEX Take off - Dinamometro Zwick Roell Z010 ProLine (literal)
Tematiche di ricerca
  • Le tematiche di ricerca della commessa possono essere così riassunte: - Sintesi di nuovi catalizzatori \"single site\", metallocenici e post-metallocenici, a base di metalli di transizione e di lantanidi; - sintesi di oligomeri, omopolimeri, copolimeri e terpolimeri da olefine lineari, ramificate, cicliche e diolefine, a microstruttura controllata; - sviluppo di ibridi nanostrutturati tramite: i) polimerizzazione \"in situ\" su clay e nanotubi di carbonio, ii) assembly di lattici polimerici e biopolimeri su nanotubi di carbonio, iii) interazione della nanocarica e/o di fillers organicamente modificati con matrici commerciali o selettivamente modificate in processi di miscelazione nel fuso; - sviluppo di materiali multicomponenti a base di polimeri sintetici e/o biomasse in esubero, attraverso miscelazione, miscelazione reattiva e processi di postmodifica; - studio delle correlazioni struttura-proprietà di polimeri, miscele e compositi mediante indagini molecolari, strutturali, meccaniche, morfologiche e reologiche; - sviluppo di metodi di meccanica statistica classica, ottimizzazione globale e messa a punto dei relativi programmi di calcolo per lo studio dei sistemi macromolecolari. (literal)
Competenze
  • Competenze: - sintesi organiche e metallorganiche; - design e sviluppo di catalizzatori per la omo- e co-polimerizzazione; - sintesi di omo- e co-polimeri con catalizzatori a base di metalli di transizione; - caratterizzazione microstrutturale di omo e copolimeri; - studio dei meccanismi di polimerizzazione; - preparazione di compositi e nanocompositi; - funzionalizzazione di poliolefine; - caratterizzazione termica, reologica, meccanica e morfologica dei materiali; - sviluppo di metodi di analisi di immagine; - analisi termomeccanica e dello stato solido; - correlazione tra caratteristiche microstrutturali, molecolari, chimico- fisiche e morfologiche dei nuovi polimeri e dei nuovi materiali; - ottimizzazione del processing (estrusione, filmatura, stampaggio) di poliolefine con e senza nanocariche; - modellistica molecolare (dinamica molecolare, metodi Montecarlo, meccanica statistica di polimeri) orientata alla comprensione/previsione della relazione tra struttura molecolare/proprietà finali del materiale; - modellistica molecolare (calcoli ab initio) dei catalizzatori e delle interazioni catalizzatore/substrato e delle proprietà polimeriche. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • I moderni catalizzatori per la omo- e co-polimerizzazione di olefine, cicloolefine e diolefine coniugate hanno una enorme potenzialità di sintesi di strutture molecolari più complesse e diversificate rispetto a quelle attualmente presenti sul mercato, ed offrono quindi la possibilità di allargare le applicazioni da strutturali di largo consumo ad \"ingegneristiche\". Il loro sviluppo permetterà di utilizzare processi di produzione semplificati ed economicamente più convenienti. La possibilità di produrre, mediante le normali tecniche di trasformazione dei polimeri, nuovi materiali con caratteristiche migliori rispetto a quelli già esistenti, permetterà di contenere i costi di produzione; l'ottimizzazione dei parametri di processo in base alle proprietà del polimero permetterà di ridurre ulteriormente produttività e costi. Sarà inoltre possibile produrre nuovi materiali multicomponenti a morfologia controllata, utilizzabili in settori specifici, quali ad es. imballaggio, agricoltura, industria automobilistica. (literal)
Tecnologie
  • - Metodologie per la produzione di copolimeri random e/o a blocchi di olefine, diolefine e monomeri funzionalizzati; - metodologie per la produzione di miscele polimeriche e di sistemi nanocompositi mediante: i) processi di miscelazione nel fuso, ii) polimerizzazione \"in situ\", iii) miscelazione nel fuso di nanocariche con polimeri modificati; - metodologie di caratterizzazione microstrutturale e molecolare dei polimeri sintetizzati; - metodologie di caratterizzazione termo-meccanica, reologica, morfologica e di analisi di immagine dei materiali; - metodologie di caratterizzazione ed ottimizzazione dei parametri di processo per la produzione di film e manufatti polimerici in generale; - metodologie per lo studio dell'architettura molecolare di polimeri ramificati, iper-ramificati e dendritici; - metodologie computazionali consolidate per la predizione delle proprietà dei sistemi macromolecolari in soluzione e in bulk e sviluppo di nuovi metodi per l'analisi conformazionale. (literal)
Obiettivi
  • - Formulazione di nuovi catalizzatori e/o processi catalitici finalizzati alla sintesi di nuove architetture macromolecolari; - sviluppo di nuovi materiali a base polimerica per settori quali imballaggio, pneumatici, agricoltura, biomedicale. - ibridi termoplastici ad alta barriera, alta stabilità dimensionale e migliore termoconducibilità e termoresistenza; - sviluppo di \"nuovi\" materiali poliolefinici con prestazioni ottimizzate mediante miscelazione di polimeri commerciali e/o nanocariche; - ottimizzazione dei parametri di processo per la produzione di film flessibili e manufatti polimerici in generale; - nuovi materiali polimerici da bio-masse ed attraverso processi \"green\"; - sviluppo di metodologie di caratterizzazione e metodi teorici per lo studio di proprietà dei polimeri. (literal)
Stato dell'arte
  • La necessità di disporre di un'ampia gamma di materiali poliolefinici innovativi chiama in gioco tre grandi settori di conoscenza: i) la sintesi di nuove strutture polimeriche, ii) la realizzazione di materiali innovativi compositi e nanocompositi e iii) la valorizzazione delle biomasse. Nel campo della sintesi, le recenti scoperte nel settore dei catalizzatori \"single site\" hanno aperto la strada alla ricerca di sistemi catalitici a più elevata efficienza e selettività per la produzione di polimeri mirati ad applicazioni di nicchia, di alto valore aggiunto. Nel campo dei nanocompositi, accanto alla ricerca tradizionale di sistemi e processi che realizzino una vera dispersione delle nanocariche, si stanno aprendo nuove potenzialità di ricerca per un uso più avanzato delle nanotecnologie in nuovi settori, in particolare quello della biomedicina. L'urgenza di avviarsi verso sistemi produttivi sostenibili ha portato ad una rivalutazione dei materiali naturali da risorse rinnovabili (e.g. proteine e carboidrati). Numerose ricerche sono in corso allo scopo di produrre manufatti utilizzando risorse naturali di scarto o in esubero tramite processi economici ed eco-compatibili. (literal)
Tecniche di indagine
  • - Tecniche di analisi microstrutturale (determinazione della stereo- e regioregolarità degli omopolimeri e del contenuto e distribuzione dei comonomeri nei copolimeri) e molecolare (masse molecolari e loro distribuzione); - tecniche di indagine strutturale e morfologica (difrattometria RX, calorimetria, microscopia ottica ed elettronica, spettroscopia IR e UV)per la caratterizzazione dei polimeri e dei materiali compositi e nanocompositi a base polimerica; - tecniche di indagine reologica e studi di processo di materiali polimerici puri e compositi, sperimentali e commerciali, per la produzione di film e manufatti polimerici in generale - tecniche computazionali finalizzate a: i) raccolta di statistiche conformazionali per polimeri in soluzione e fuso; ii) implementazione di teorie diffusive per la modellizzazione del solvente; iii) metodi di ottimizzazione globale. (literal)
Descrizione di

Incoming links:


Descrizione
data.CNR.it