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
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Selezione di progetti di ricerca finanziati
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ENHANCING THE SUSTAINABILITY OF PHOTOPOLYMERS AND PHOTOINDUCED PROCESSES
BONGIOVANNI ROBERTA MARIA
2023 - 2027 (In corso) -
DEVELOPMENT OF STARCH-BASED REVERSIBLY PHOTO-CROSSLINKED NANOCOMPOSITES FOR INNOVATIVE AND SUSTAINABLE PACKAGING (STARLIGHT)
VITALE ALESSANDRA
2023 - 2025 (In corso) -
SUSTAINABLE RUBBER COMPOSITE MATERIALS BY DYNAMIC COVALENT NETWORKS AND BIO-FILLERS – MADABIO
VITALE ALESSANDRA
2023 - 2025 (In corso) -
BIOSTARPACK ON DEMAND BIODEGRADABLE STARRCH-DERIVED COMPOSITES FOR PACKAGING
BONGIOVANNI ROBERTA MARIA
2021 - 2024 (In corso) -
PERMEABILITÀ A OSSIGENO E VAPORE ACQUEO SU MATERIALI PER PACKAGING (CAFFÈ)
BONGIOVANNI ROBERTA MARIA
2022 - 2023 (Concluso)
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ENHANCING THE SUSTAINABILITY OF PHOTOPOLYMERS AND PHOTOINDUCED PROCESSES
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Selezione di pubblicazioni recenti
2016
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Polyhydroxylated few layer graphene for the preparation of flexible conductive carbon paper
articolo
Barbera, Vincenzina; Porta, Alessandro; Brambilla, Luigi; Guerra, Silvia; Serafini, Andrea; Valerio, Antonio Marco; Vitale, Alessandra; Galimberti, Maurizio
RSC ADVANCES
Royal Society of Chemistry
Vol.6 pp.11 (pp.87767-87777) ISSN:2046-2069 DOI:10.1039/c6ra19078b -
Characterization of a hybrid nano-silica waterborne polyurethane coating for clay bricks
articolo
Pagliolico, SIMONETTA LUCIA; Ozzello, ELENA DANIELA; Sassi, Guido; Bongiovanni, Roberta Maria
JOURNAL OF COATINGS TECHNOLOGY AND RESEARCH
Springer
Vol.13 pp.10 (pp.1-10) ISSN:1945-9645 DOI:10.1007/s11998-015-9758-0
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A unified approach for patterning via frontal photopolymerization
articolo
Vitale, Alessandra; Hennessy, Matthew G.; Matar, Omar K.; Cabral, João T.
ADVANCED MATERIALS
Wiley-VCH Verlag
Vol.27 pp.7 (pp.6118-6124) ISSN:0935-9648 DOI:10.1002/adma.201502607 -
Oxygen-Inhibition Lithography for the Fabrication of Multipolymeric Structures
articolo
Vitale, Alessandra; Quaglio, Marzia; Chiodoni, Angelica; Bejtka, Katarzyna; Cocuzza, Matteo; Pirri, Candido; Bongiovanni, Roberta Maria
ADVANCED MATERIALS
Wiley-VCH Verlag
Vol.27 pp.6 (pp.4560-4565) ISSN:0935-9648 DOI:10.1002/adma.201501737 -
Fluorinated oligomers and polymers in photopolymerization
articolo
Vitale, Alessandra; Bongiovanni, Roberta Maria; Ameduri, Bruno
CHEMICAL REVIEWS
American Chemical Society
Vol.115 pp.32 (pp.8835-8866) ISSN:0009-2665 DOI:10.1021/acs.chemrev.5b00120 -
A reference device for evaluating the thermal behavior of installed multilayered wall containing a phase change material
articolo
Pagliolico, SIMONETTA LUCIA; Sassi, Guido; Cascone, Ylenia; Bongiovanni, Roberta Maria
ENERGY CONVERSION AND MANAGEMENT
Elsevier Ltd
Vol.106 pp.9 (pp.1409-1417) ISSN:0196-8904 DOI:10.1016/j.enconman.2015.10.061 -
Synthesis and characterization of siloxane photopolymers used for microfluidic devices
articolo
Jinliang, Yang; Vitale, Alessandra; Bongiovanni, Roberta Maria; Jun, Nie
NEW JOURNAL OF CHEMISTRY
Royal Society of Chemistry
Vol.39 pp.9 (pp.2532-2540) ISSN:1144-0546 DOI:10.1039/C4NJ01773K
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Nanoheterogeneous networks by photopolymerization of perfluoropolyethers and acrylic co-monomers
articolo
Vitale, Alessandra; Priola, Aldo; Tonelli, C.; Bongiovanni, Roberta Maria
POLYMER INTERNATIONAL
Wiley
Vol.62 pp.7 (pp.1395-1401) ISSN:0959-8103 DOI:10.1002/pi.4436
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Polyhydroxylated few layer graphene for the preparation of flexible conductive carbon paper