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

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  • Descrizione previsione attività della commessa "Sintesi e Progettazione di Materiali Macromolecolari ad Architettura Controllata, Nanostrutturati e Biomimetici (PM.P02.005)" (literal)
Iniziative per acquisizione entrate
  • Le iniziative che saranno avviate per l'acquisizione di ulteriori entrate possono essere così riassunte: - rinnovo del contratto di ricerca attualmente in corso ISMAC-Versalis (Polimerizzazione di diolefine coniugate con catalizzatori a base di metalli di transizione e lantanidi) finalizzato alla sintesi e allo studio di materiali polimerici innovativi e tecnologicamente avanzati. Ciò sarà ovviamente possibile in funzione della bontà dei risultati ottenuti, e quindi della possibilità di destinare unità di personale, attualmente decisamente carenti, alle tematiche oggetto del contratto; - proseguimento dei progetti di ricerca attualmente in essere finanziati da MIUR (Programma Operativo Nazionale (PON) \"Ricerca e Competitività 2007 – 2013\" Regioni Convergenza \"Dispositivi ad alto contenuto tecnologico per il settore biomedicale (PON-DIATEME)\"; Progetto Bandiera RitMare 2012-2016 SP1_WP5 \"Materiali, processi e componenti innovativi\" (vedi modulo dedicato PB.P02.001.019); PRIN (D.M. 1152/ric del 27/12/2011) \"Materiali Polimerici Nanostrutturati con strutture molecolari e cristalline mirate, per tecnologie avanzate e per l'ambiente\"); FIDEAS (progetto Accordo Quadro CNR- Regione Lombardia); SUSCHEM Lombardia (progetto Accordo Quadro CNR- Regione Lombardia); MIUR-Regione Lombardia 2012-2014 (POLICEL \"Polimerizzazione in campo elettromagnetico\"; ATANOR sul grafene); progetto finanziato dalla fondazione Cariplo \"Novel polyolefin based elastomers with tailored stiffness from metallorganic catalysis (CRYSTALLINE ELASTOMERS) in collaborazione con ICCOM-CNR e Università di Napoli (Prof. Auriemma e De Rosa); contratto di collaborazione tra ISMAC e il Politecnico di Milano (Prof. M. Galimberti) per un progetto comune su \"Sintesi e caratterizzazione di polimeri attraverso la polimerizzazione anionica per applicazione in mescole per pneumatici\" in collaborazione con Pirelli Tyre, che prevederà la collaborazione con il Prof R. Quirk (Università di Akron- USA); - inizio progetto RICERES finanziato dalla Fondazione Cariplo. Il progetto si propone di valorizzare i principali scarti della catena produttiva del riso creando, in accordo col concetto di bioraffineria, una gamma di bioprodotti a diverso valore aggiunto. In particolare la paglia verrà utilizzata come rinforzo meccanico di pannelli fono- e termo-isolanti prodotti da lana di scarto e fibra vegetale mentre la lolla costituirà un ingrediente per la formulazione di compositi con biopolimeri quali l'acido polilattico ed i poliidrossialcanoati; - Accordi Bilaterali (Italia-Taiwan (National Central University); Sarà sottomesso un progetto Cariplo dal titolo BOLERO nell'ambito del bando sulle biotecnologie industriali sull'utilizzo degli scarti della produzione di olio per ottenere dei polimeri. Saranno intensificate le collaborazioni avviate con gli altri Istituti o UOS presenti presso l'Area della Ricerca del CNR di Genova, nell'ambito della compartecipazione a Progetti Regionali Liguri (in particolare all'interno del Consorzio \"Tecnologie Innovative per il Controllo Ambientale e lo Sviluppo Sostenibile (TICASS) s.c.r.l., gestore del Polo Regionale di Innovazione \"Energia ed Ambiente\") e del rafforzamento dei collegamenti con le aziende del territorio. Si prevede infine di presentare progetti di ricerca sulla sintesi e sullo studio di nuovi materiali ad esempio nell'ambito di \"Green Chemistry\" in occasione dei prossimi bandi europei HORIZON 2020, dei bandi nazionali e regionali e il proseguimento dell'attivita' conto terzi. (literal)
Punti critici
  • Le criticità relative alle attività di ricerca che si intendono portare avanti nel corso del 2015 sono in generale legate i) alle difficoltà tipiche della sperimentazione (e.g., probabilità di successo nel trasferimento sul piano sperimentale di quanto programmato a tavolino), ii) alla necessità di rinnovamento delle apparecchiature di istituto, iii) alla difficoltà di trasferimento tecnologico dei risultati ottenuti in laboratorio su scala industriale (impianto pilota), iv) alla possibilità di trovare e/o mantenere i finanziamenti che consentano di continuare a svolgere tale attività, ed infine v) alla carenza di personale nei vari settori (ricerca, amministrazione e servizi in generale) aggravata negli ultimi tempi dalla pesante mancanza di turn-over. Il dettaglio di quanto sopra elencato è riportato come al solito nelle corrispondenti sezioni relative ai singoli moduli. Per porre rimedio a queste criticità sarebbe quindi auspicabile i) l'acquisto di strumentazioni che costituiscano gli anelli di congiunzione nella filiera (e.g., autoclavi di maggiore portata, miscelatori ed estrusori per quantità di polimeri in scala di laboratorio), in vista della possibilità di avvicinamento al sistema industriale; ii) l'assunzione a tempo indeterminato (o almeno a tempo determinato) di unità di personale (ricercatori e CTER) per meglio far fronte al lavoro da svolgere nell'ambito dei diversi progetti e contratti di ricerca e poter anche allo stesso tempo accedere in maniera più competitiva a finanziamenti esterni che richiedono sempre una percentuale consistente di autofinanziamento (principalmente sotto forma di stipendi di dipendenti). (literal)
Attività da svolgere
  • L'attività da svolgere, descritta in maniera dettagliata nella descrizione dei singoli moduli della commessa, può essere riassunta nei seguenti punti: - sintesi e caratterizzazione di nuovi complessi di metalli di transizione (Ti, Zr, V, Co, Ni, Pd) e lantanidi (Nd in particolare) con leganti anionici, mono-, bi- e tri-dentati, contenenti come atomi donatori N e/o O e/o P (e.g., immine, fosfine, chetoammine, chetopiridinimmine); - utilizzo dei complessi di cui sopra, in combinazione con opportuni agenti alchilanti (e.g.,alluminio-alchili, alluminossani), per la preparazione di catalizzatori di polimerizzazione, caratterizzati da elevate attività e selettività catalitiche, e da un buon controllo del peso molecolare e della distribuzione dei pesi molecolari dei polimeri con essi ottenibili; - sintesi e caratterizzazione (strutturale, morfologica e reologica) di nuovi omo- e copolimeri olefinici, cicloolefinici e diolefinici, mediante i catalizzatori di polimerizzazione sopra citati; - sintesi e caratterizzazione di copolimeri di olefine con monomeri aventi gruppi polari per la produzione di lattici, utilizzando in particolare catalizzatori a base di Ni e Pd in emulsione acquosa; - sintesi di materiali ibridi nanostrutturati mediante la tecnica della polimerizzazione \"in situ\" utilizzando cariche inorganiche di vario tipo o nano tubi di carbonio/grafene; - sintesi di polimeri biocompatibili e/o biodegradabili ad alto peso molecolare da fonti rinnovabili; - preparazione e caratterizzazione di miscele a matrice poliolefinica, e dei corrispondenti film, per imballaggi flessibili; - progettazione, studio e sviluppo di nuovi materiali compositi o nanocompositi mediante miscelazione nel fuso di matrici termoplastiche di largo consumo o di polimeri biodegradabili con fibre naturali opportunamente modificate in superficie per ottenere materiali ecocompatibili con proprietà (meccaniche o altre) migliorate (agroalimentare, bioedilizia, etc...); - studio strategico dell'assembly di polimeri, surfattanti, micelle, polielettroliti, networks attraverso 1) sviluppo di un modello atomistico completo di clusters esagonali di polielettroliti di carica uguale in presenza di controioni allo scopo di determinarne la struttura ed il ruolo relativo della condensazione dei controioni e della correlazione tra controioni; 2) like-charge attraction. Verrà concluso il calcolo dell'energia libera d'interazione di macroioni sferici di carica uguale in soluzione ionica in funzione della densita di carica superficiale dei macroioni; - proseguimento nell'ottimizzazione della strategia computazionale volta alla risoluzione strutturale da spettri di diffrazione di raggi X da polveri. Il metodo, molto promettente, consente di determinare la struttura cristallina anche in assenza della conoscenza a priori dei parametri di cella, e di lavorare con spettri di sostanze organiche, tipicamente critici per la presenza di amorfo, picchi larghi e basso valore del massimo angolo per cui la sostanza diffrange. (literal)
Risultati attesi
  • I risultati attesi per il prossimo anno possono essere così riassunti: NUOVI CATALIZZATORI - nuovi complessi a base di metalli di transizione (Co, Ti, Zr, V) e lantanidi (Nd) con leganti di vario tipo (e.g., fosfine, immine, piridinimmine, chetoammine), neutri o anionici, da utilizzare come componenti di sistemi catalitici caratterizzati da elevata attività e stereospecificità catalitica e da un buon controllo dei pesi molecolari e della loro dispersione, per la omo- e copolimerizzazione di olefine e diolefine coniugate (butadiene ed isoprene in particolare); - nuovi catalizzatori single site robusti in grado di polimerizzare monomeri vinilici aventi funzionalità polare (-COOH, -CH2OH etc) e che possono anche essere utilizzati in ambiente acquoso. NUOVE STRUTTURE OMO- e COPOLIMERICHE - polibutadieni e poliisopreni ad altissimo contenuto in unità cis-1,4, lineari o ramificati; - polimeri e/o copolimeri del butadiene, isoprene e 1,3-pentadiene, di- e tri-blocchi, caratterizzati dalla presenza di blocchi \"soft\" amorfi legati ad un blocco \"hard\" cristallino; - copolimeri olefinici a microstruttura controllata (alternata o a blocchi) per impieghi nel settore elastomerico e termoplastico; - copolimeri a blocchi con sequenze etileniche flessibili e con blocchi norbornenici rigidi ottenibili mediante reazione di chain shuttling; - co- e terpolimeri portanti una funzionalità i) antiossidante primaria e/o secondaria e/o 2)anti-UV, solubili in solventi organici, dedicati alla stabilizzazione delle diverse famiglie di polimeri commerciali; - copolimeri a base etilenica e con ramificazione portanti una funzionalità ossidrilica e/o esterea. MATERIALI IBRIDI NANOSTRUTTURATI/POLIMERI O MATERIALI DERIVANTI DA BIOMASSE - nuovi omo- e copolimeri innestati su CNT e grafene via polimerizzazione in situ; - nuovi lattici di dimensioni nanometrica di copolimeri dell'etilene e cicloolefine (COC); - nuove poliammidi ad elevato peso molecolare; - derivati di fibre vegetali (lino e canapa) da impiegare nella formulazione di compositi, a base di polimeri sintetici, con nuove proprietà meccaniche e termiche; - nuovi poliacetali biodegradabili aventi lunghe catene metileniche e ottenuti da fonti rinnovabili; - nuovi poliesteri ad alto peso molecolare lineari e ramificati, biodegradabili e ottenibili da fonti rinnovabili. - biocompositi a base di biopolimeri con fillers o nanofillers derivati dalla lignina, con migliorate proprietà finali. - impiego della lolla del riso e dei suoi derivati come biofiller per la formulazione di compositi con biopolimeri quali l'acido polilattico ed i poliidrossialcanoati. CARATTERIZZAZIONE - caratterizzazione completa di tutti i materiali polimerici di cui sopra mediante diverse tecniche analitiche quali FT-IR, NMR, DSC, TGA, GPC, RX, SEM/TEM, AFM; - messa a punto di nuove metodologie di caratterizzazione termica, molecolare, strutturale, morfologica e reologica per comprendere l'influenza della microstruttura, della composizione e delle masse molecolari degli omo- e copolimeri, del tipo e contenuto di nanocarica, e della procedura di preparazione dei nanocompositi sulle proprietà finali (termiche, molecolari, strutturali, meccaniche e reologiche) dei materiali. PUBBLICAZIONI/BREVETTI/COMUNICAZIONI ACONGRESSI - brevetti di catalisi/processo/prodotto; - pubblicazioni scientifiche su riviste internazionali; - comunicazioni a congressi, nazionali ed internazionali; - tesi di laurea da svolgere presso i nostri laboratori; - report/relazioni circa l'attività progettuale e in conto terzi. Quanto sopra riportato in maniera sintetica è descritto in maniera molto più ampia e dettagliata nelle corrispondenti voci dei singolo moduli costituenti la commessa. (literal)
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