Le caratteristiche peculiari ottenibili grazie a queste nanocariche sono state sfruttate per sviluppare una nuova famiglia di nano compositi, analizzando al contempo specifiche applicazioni correlate. Il progetto ha previsto la fabbricazione e il mescolamento di differenti tipi di nuove nanoinclusioni con matrici polimeriche termoplastiche e termoindurenti. Alcuni di questi campioni sono ora presi in considerazione per uno scale-up industriale.

Sono inoltre stati considerati in dettaglio i trattamenti di superficie per migliorare l’interazione fra matrice e inclusione. Il progetto ha altresì previsto la costruzione di nuovi modelli di conduttività per i nanocompositi polimerici: i tipici modelli per compositi conduttivi con inclusioni convenzionali non funzionano infatti in maniera adeguata quando applicati a inclusioni nanometriche. Per rispondere a tali esigenze è stata introdotta una formulazione della conduttività basata sul tunneling elettronico interparticellare.

L'applicazione sinergica di un approccio teorico con una campagna di pesanti simulazioni numeriche hanno permesso di formulare un modello di conducibilità dove le particelle disperse nella matrice formano una rete di oggetti interconnessi tramite tunneling, che induce una transizione isolante-conduttore capace di riprodurre le curve di conduttività in funzione del contenuto di nano dispersione trovate sperimentalmente.

Si sono inoltre utilizzate diverse tecniche di imaging per analizzare le morfologie dei compositi, fra cui la innovativa tomografia a raggi X a contrasto di fase. Grazie all’suo combinato di tali tecniche innovative con l'approccio teorico precedentemente descritto è stato possibile considerare in maggior dettaglio il caso dei compositi grafite-polimero, oggetto principale del progetto, introducendo un semplice modello di conduttività capace di rendere conto di alcune caratteristiche di questi materiali osservate sperimentalmente.

La ricerca – finanziata dall'Agenzia per la promozione dell’innovazione CTI e diretta da Andrea Danani del Dipartimento tecnologie innovativa – è stata svolta in collaborazione con il Politecnico federale di Losanna (Laboratoire de Production Microtechnique) e la TIMCAL SA, leader mondiale nella produzione di polveri di grafite e carbonio altamente specializzate.

Responsabile: Andrea Danani
Dipartimento: Dipartimento tecnologie innovative
Unità di ricerca: Istituto CIM per la sostenibilità nell'innovazione
Durata del progetto: 2007-2009
Enti finanziatori: CTI