V.M. Sglavo - DIMTI - UNITN. I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 1

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1 I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 1

2 Sommario Vetri e ceramici - materiali nuovi o antichi? - applicazioni innovative Materiali ed energia Celle a combustibile SOFC Vetrate per l edilizia Ceramici piezoelettrici I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 2

3 Materiali ceramici Significato antico: oggetti per uso domestico prodotti a partire da argilla Significato etimologico: dal greco keramos = vaso keramos deriva da un termine sanscrito che significava bruciare keramos = terra bruciata Significato attuale: solidi composti di materiali inorganici non metallici I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 3

4 Prodotti ceramici Ceramici tradizionali Ceramici innovativi Vetri innovativi Vetri tradizionali Terrecotte Gres Laterizi Porcellana Ceramiche tecniche (steatite, refrattari) Cementi Lastre Contenitori Fibre da rinforzo Tubi Stoviglieria I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 4

5 Vetri e ceramici Materiali inorganici legami forti ionici o covalenti elevata temperatura di fusione elevata durezza, resistenza chimica Vetri amorfi Ceramici cristallini I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 5

6 Materiali nuovi o antichi? Alcuni oggetti in terracotta risalgono al AC (in Cecoslovacchia) Oggetti in vetro sono stati ritrovati in Egitto (VII millennio AC) e in Mesopotamia (III millennio AC) Età del ferro: AC I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 6

7 Ceramici, primi materiali: perché? Abbondanza relativa degli elementi sulla crosta terrestre Minerali (ossidi) silicati e allumino-silicati Introduction to ceramics, W. D. Kingery, H. K. Bowen and D. R. Uhlmann, J. Wiley & Sons, 1975 I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 7

8 Vetri e ceramici: materiali innovativi The American ceramic society 100 years, The American ceramic society publ., USA, 1998 I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 8

9 Ceramici innovativi: funzioni e composizioni Principles of ceramics processing, 2nd ed., J.S. Reed, J. Wiley & sons, 1995 I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 9

10 Ceramici innovativi: strutturali I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 10

11 Vetri innovativi: applicazioni Fibre per telecomunicazioni Dispositivi ottici Vetrate in architettura Impianti fotovoltaici I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 11

12 Applicazioni aerospaziali protezione termica e al fuoco componenti per motori cuscinetti I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 12

13 meccaniche utensili cuscinetti tenute valvole guide I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 13

14 ambientali supporto per catalizzatori filtri membrane sensori tubi radianti I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 14

15 per produzione e uso di energia celle a combustibile (SOFC) ignitori scambiatori di calore isolanti termici dispositivi fotovoltaici I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 15

16 elettriche ed elettroniche isolanti superconduttori sensori attuatori sensori/produttori di vibrazioni dispositivi elettro-ottici semiconduttori capacitori magneti varistori I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 16

17 telecomunicazioni capacitori HF magneti substrati isolanti fibre ottiche dispositivi ottici e opto-elettronici I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 17

18 biomediche protesi valvole cardiache I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 18

19 automobilistiche candele supporto per catalizzatori sensori di ossigeno componenti elettronici magneti dischi freno valvole tenute meccaniche ignitori/candelette I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 19

20 militari / di sicurezza scudi protettivi componenti elettronici I nuovi materiali per le tecnologie del futuro: vetri e ceramici innovativi per produrre e conservare l energia 20