Laboratorio di Scienza E Tecnologia Dei Materiali

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PERUGIA Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale Polo Scientifico e Didattico di Terni ECNP European Centre for Nanostructured Polymers -TERNI- Laboratorio di Scienza E Tecnologia Dei Materiali

2 ECNP Partners UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PERUGIA ECNP : European Centre on Nanostructured Polymers Italian Consortium for Science and Technology of Materials: Terni Lab at University of Perugia INSAVALOR: Lyon Lab at INSA Leibnitz Institut fur Polymerforschung Dresden Czech Academy of Sciences CSIC: Consejo Superior de Investigaciones Científicas Madrid Lab at ICTP Fundacion INASMET PROPLAST: Alessandria Lab at Tortona Tech Park Foundation for Research and Technology Patras SWEREA-SICOMP Politechnika Lodzka (Technical University of Lodz) Umbria Innovation Italy France Germany Czech Rep. Spain Spain Italy Greece Sweden Poland Italy

3 - Attività di Ricerca - L obiettivo del gruppo di Scienza e Tecnologia dei Materiali è di sviluppare la conoscenza dei materiali avanzati e tradizionali, le tecnologie relative alla loro progettazione e produzione, nonché le loro applicazioni ingegneristiche. I settori in cui il gruppo è principalmente attivo sono: Processi di produzione di materiali polimerici, compositi e nanocompositi Deposizione e caratterizzazione di film sottili a base carbonio e CNTs Caratterizzazione di materiali polimerici e compositi Sviluppo e caratterizzazione di materiali nanostrutturati Problemi di adesione e di interfaccia polimero-metallo Impatto ambientale e tecnologie di riciclo dei materiali Analisi del ciclo di vita (LCA) dei materiali Simulazione agli elementi finiti di strutture e di processi tecnologici e produttivi Applicazione dei materiali compositi nell edilizia

4 - Trasferimento tecnologico - Il Trasferimento Tecnologico costituisce la cerniera indispensabile tra il sistema della scienza e il sistema della produzione Il gruppo partecipa ai seguenti progetti di Trasferimento Tecnologico: 7 Programma Quadro della Comunità Europea: Progetti nazionali: Progetto finalizzato Materiali del CNR MIUR ASI Progetto Interamna (Min. Svil. Econ.) Progetti regionali e diretti con le imprese

5 - Laboratorio di Analisi Termica - Tale laboratorio è utilizzato prevalentemente per lo studio delle proprietà chimico fisiche dei materiali polimerici e dei compositi in funzione della temperatura. Esso è dotato delle seguenti apparecchiature: Due calorimetri a scansione differenziale (DSC), di cui uno modulato, che permettono di determinare le proprietà termiche dei materiali (transizione vetrosa, cristallizzazione, fusione, reazioni chimiche, degradazione) in un campo di temperature che va da -150 C a 600 C Un analizzatore termogravimetrico (TGA) in simultanea con un analizzatore termico differenziale (DTA) che permette di misurare la perdita di peso di un campione, per degradazione o perdita di solvente, in un campo di temperature che va dalla temperatura ambiente a 1200 C Un analizzatore termomeccanico (TMA) per la determinazione dei coefficienti di espansione termica lineare e volumetrica

6 - Lab. Caratterizzazione Fisico-Meccanica - Utilizzato prevalentemente per lo studio delle proprietà meccaniche, dinamico-meccaniche e reologiche dei materiali, è dotato delle seguenti apparecchiature: Un dinamometro universale per misurare le proprietà meccaniche a trazione, flessione, compressione, fatica e creep dei materiali in un campo di forze che va da pochi kg a 3 tonnellate ed in un campo di temperature che va da -100 C a 180 C Un dinamometro universale che misura le proprietà meccaniche a trazione, flessione, compressione, fatica e creep dei materiali in un campo di forze che va da pochi kg a 10 tonnellate Una torre per prove ad impatto (ball-drop impact tester). Può provocare impatti di 2000 J su strutture piane, che vanno da pochi cm 2 a circa 1 m 2 Un reometro e analizzatore dinamico meccanico. Esso permette di misurare la viscosità di polimeri in funzione della temperatura in un campo che va da -150 C a 750 C. L apparecchiatura inoltre permette di valutare le proprietà dinamico meccaniche di materiali solidi in funzione della temperatura Un viscosimetro rotazionale per liquidi e fusi polimerici Durometro Shore (A e D);

7 - Lab. Film Sottili e Nanostrutturati - L'apparato per la produzione di film nanostrutturati è costitutito da un generatore a radiofrequenze con cui è possibile garantire uniformità delle caratteristiche del rivestimento anche su campioni di dimensioni estese (100X100 mm). La metodologia di deposizione è basata su un apparato di nuova concezione a plasma pulsato (PECVD). La deposizione può essere effettuata sia a temperatura ambiente che ad alta temperatura (700 C). I film nanostrutturati depositati vengono caratterizzati morfologicamente e tribologicamente tramite: AFM (Microscopio a forza atomica) per misure di topografia, rugosità superficiale e angolo di contatto FE-SEM (Microscopio ad effetto Tunnel) per misure di topografia superficiale con risoluzione spaziale < 10 nm e spettrometria I/V Sistema per nanoindentazione (carico max. 500 mn) in grado di misurare durezza e proprietà elastiche di film sottili dello spessore di decine di nm. Lo strumento consente inoltre di effettuare misure di creep e di adesione del rivestimento al substrato

8 - Lab lavorazione nanocompositi termoplastici- Micro Estrusore Micro Press a iniezione Dispositivi per Filmatura e Filatura

9 - Lab. Caratterizzazione Chimico-Fisica - Le proprietà chimico-fisiche dei materiali possono essere determinate per mezzo delle seguenti apparecchiature: Uno spettrofotometro a raggi infrarossi FTIR per la caratterizzazione chimica di sistemi in stato solido ed in soluzione Uno spettrofotometro UV-VIS con sfera di integrazione per misure in riflessione e trasmissione a doppio raggio ottico per lo studio del coefficiente di assorbimento e dei gap ottici dei composti ottenuti Due analizzatori di impedenza (misure I/V da 1 Hz a 1.2 GHz) per la caratterizzazione dielettrica dei materiali in un intervallo di temperature compreso tra 4.2K e 500K Un microscopio ottico a luce polarizzata, dotato di hot-stage per il controllo di temperatura del provino analizzato; Angolo di contatto: Compatibilità tra fluidi di vari natura e superfici di vari materiali

10 - Lab. Processing Materiali Plastici - È costituito da un impianto pilota che riproduce in piccola scala le apparecchiature industriali di produzione e riciclo di materiali polimerici. Esso è dotato delle seguenti apparecchiature: Un mulino per la macinazione di materiali polimerici di riciclo Due estrusori (bivite e monovite) per la miscelazione e trasformazione dei materiali polimerici termoplastici Una pressa di 30 Ton per lo stampaggio ad iniezione di polimeri termoplastici Una pressa verticale a piani caldi per lo stampaggio a compressione Un apparato per la determinazione del melt flow index (MFI) Cinque forni (di cui uno dotato di pompa a vuoto ed uno in grado di sviluppare vari tipi di profili termici ) per la cura di polimeri termoindurenti Un miscelatore con impianto di degasaggio Un apparato per Resin Transfer Moulding (RTM); Pompa a vuoto portatile per il processo di Infusione sotto Vuoto;

11 Attività principali LABORATORIO DI PROCESSO Lavorazione materiali polimerici a matrice termoplastica, compositi a fibra corta e nanocompositi: Estrusione (Film, Blends e Compounds) Stampaggio a Iniezione Termoformatura Materiali utilizzati: altro; - Matrici: PP, PE, PET, PA6, PA 66, PS, Materbi, PPA, PPS; PMMA, PC, ecc, amidi vari; - Cariche: Fibra vetro, carbonio, cariche micrometriche, sfridi di linoleum, farine di legno, farine vegetali, nanocariche (CNTs, fillosilicati, ecc.) e

12 Lavorazione materiali polimerici a matrice termoindurente, compositi a fibra lunga e nanocompositi: - Impregnazione manuale; - Stampaggio a compressone; - Liquid Moulding: RTM, VARTM, L-RTM; Infusione sotto vuoto; RESIN TRASFER MOULDING E RELATIVE VARIABILI

13 INFUSIONE SOTTO VUOTO Pompa da vuoto portatile - Portata: 18 m 3 /ora; - Pressione minima = 20 mbar Materiali utilizzati: - Matrici: Resine epossidiche, poliestere, vinilestere, acriliche, fenoliche, tutte allo stato puro, caricate o anche nanocaricate (CNT, O_MMT, dicalcogenuri, ecc;) e molto altro; - Fibre: Tessuti e rinforzi in fibra di carbonio, vetro, kevlar, vectran, dyneema, fibre naturali, ecc. - Prepreg: Carbon-epoxy, Poliestere-vetro, ecc.

14 - Laboratorio Biomateriali - La struttura di questo laboratorio rende possibile la preparazione e l'analisi di campioni per applicazioni bioingegneristiche. Le apparecchiature presenti sono le seguenti: Una glove box (cappa biologica di classe III) a tenuta stagna ad atmosfera controllata per la manipolazione e la preparazione di composti sia inorganici che organici, organometallici e biochimici Una centrifuga da banco per ricerche biologiche, microbiologiche e biochimiche Un misuratore da banco ph/mv/temperatura Un ph-metro con possibilità di autocalibrazione su tre punti, compensazione manuale/automatica della temperatura, risoluzione regolabile 0,001-0,01-0,1 di ph, un timer interno e un'uscita seriale RS-232 per interfacciamento a stampante o computer

15 ATTIVITA DI TESTING CONTO TERZI PRODUZIONE PROVINI, COMPONENTI E PROTOTIPI; TRATTAMENTI TERMICI, INVECCHIAMENTO E CONDIZIONAMENTI VARI; CARATTERIZZAZIONE MECCANICA - PLASTICHE, ADESIVI E COMPOSITI A MATRICE POLIMERICA; - PLASTICHE ALVEOLARI E CELLULARI; - TESSUTI, NON TESSUTI, RINFORZI, FIBRE, FILMS ED ANNESSI; - SETTORE TUBI DI MATERIALE PLASTICO O COMPOSITO E MATERIALI ANNESSI; - ELEMENTI DI TENUTA, ELEMENTI IN CARTA E CARTONE; - BITUMI E MEMBRANE FLESSIBILI E/O BITUMINOSE; - LEGNO, PANNELLI E STRUTTURE ANNESSE; - MATERIALI PER PAVIMENTAZIONI ED EDILIZIA; CARATTERIZZAZIONE DINAMICO-MECCANICA DEI MATERIALI; SEZIONECARATTERIZZAZIONE REOLOGICA; CARATTERIZZAZIONE TERMICA E TEST D INVECCHIAMENTO; CARATTERIZZAZIONE FISICA, DIMENSIONALE E FUNZIONALE; MICROSCOPIA OTTICA, ELETTRONICA E SPETTROFOTOMETRIA; MOLTO ALTRO, ANCHE SU SPECIFICA RICHIESTA DEL CLIENTE;