POLYMAT - Materiali Polimerici

Missione

Le attività principali del gruppo PolyMat riguardano i polimeri termoindurenti e i compositi sostenibili, sotto forma di film sottili, membrane fibrose e oggetti stampati in 3D. Per la sintesi dei polimeri (o delle matrici polimeriche dei compositi) vengono impiegati diversi processi di polimerizzazione e reticolazione, con iniziazione termica e/o fotoindotta. La preparazione dei compositi è eseguita con tecniche top-down (ad esempio dispersione di filler nei precursori polimerici) o con tecniche bottom-up, sintetizzando nanoparticelle in situ da precursori opportuni contestualmente alla polimerizzazione della matrice. La caratterizzazione dei materiali comprende tecniche fisico-chimiche e spettroscopiche, analisi termiche, meccaniche e dinamomeccaniche, indagini con microscopie ottiche, AFM e elettroniche, prove di permeabilità. Le superfici dei materiali sono caratterizzate con tecniche di angolo di contatto, misure di tensione superficiale, indagini compositive sono eseguite con spettroscopie specifiche quali ATR-FTIR e XPS.
L'innovazione della ricerca è nella scelta di oligomeri/monomeri con funzioni che consentano la reversibilità della polimerizzazione, cioè lo smantellamento della rete polimerica. Esempi notevoli di networks reversibili sviluppati nei nostri laboratori sono i vitrimeri basate su chimiche epossido/ammina o epossido/acido, e sistemi fotoreversibili sintetizzati sfruttando le cicloaddizioni 2+2 attraverso gruppi cinnamici e cumarinici presenti sui prepolimeri o legami disolfuro dinamici. Per migliorare ulteriormente la sostenibilità dei materiali, le strutture polimeriche citate sono preferibilmente progettate scegliendo precursori biobased e/o riciclati e applicando le linee guida della Green Chemistry (ad esempio, eliminando l'uso di solventi o utilizzando sistemi a base acquosa, sostituendo sostanze chimiche tossiche o pericolose con altre più sicure). Nel caso dei compositi, le linee guida di cui sopra riguardano anche la scelta dei filler e la loro modifica: i filler sono preferibilmente di origine naturale come micro/nano-cellulosa, lignina, argille.
I filler sono preparati anche con uso di scarti (ad esempio, nanocellulosa da scarti di canapa); la modifica della loro superficie è condotta con mezzi fisici (ad esempio, trattamento al plasma) e reazioni chimiche per introdurre funzionalità che migliorino le interazioni filler-matrice per ottimizzare le proprietà meccaniche, termiche e di permeabilità, preferibilmente garantendo la reversibilità in caso di ponti covalenti filler-matrice.
Il gruppo PolyMat sviluppa materiali termoindurenti e fotopolimerizzati) utilizzando preferibilmente il coating e la filatura come tecniche di lavorazione. I materiali sono prodotti sotto forma di film e di nano e micro-strati e trovano applicazione nel campo dei rivestimenti, degli inchiostri, degli adesivi e degli imballaggi. Le micro e nano-fibre sono ottenute mediante elettrofilatura e utilizzate come membrane fibrose per lo sviluppo di dispositivi biomedici, filtri per la separazione acqua/olio, sistemi di raffreddamento radiativo. Infine, i polimeri e i compositi sostenibili sono sperimentati come feed per processi di produzione additiva, come la stereolitografia e il Fused Deposition Modelling.

Principali collaborazioni

  • Istituto Italiano di Tecnologia
  • Università di Trento
  • Università di Milano Bicocca
  • Politecnico di Milano
  • STIIMA-CNR Biella
  • Institut National Polytechnique – Université de Grenoble Alpes (F),
  • École Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier ENSCM (F),
  • EPFL École Polytechnique Fédérale de Lausanne (CH)
  • Imperial College (UK)
  • Polymer Competence Center Leoben (A)
  • Yildiz Technical University Istanbul (TK)

Progetti e pubblicazioni

Laboratori di riferimento


Responsabile Personale strutturato
Ricercatori RTDA PhD, Post-docs e Assegnisti di ricerca