Progetto Lauree Scientifiche

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1 Progetto occhiali eco-friendly Progetto Lauree Scientifiche Liceo Scientifico Statale Federico II - Altamura

2 LE NUOVE TECNOLOGIE NEL SETTORE DELL OTTICA Nel settore ottico (occhiali, lenti generiche) il fattore di correzione visivo è ormai quotidianamente affiancato da nuove tecnologie che associano funzioni innovative al semplice occhiale

3 Per progettare un buon occhiale, però, prima di tutto si parte dalle basi: bisogna realizzare un occhiale comodo e versatile!

4 Nell uso dell occhiale riscontriamo spesso dei fattori di scomodità quali: Il peso La scarsa maneggevolezza La fragilità dei componenti La scarsa funzionalità Il fattore estetico La sensibilità ai raggi UV

5 Per ovviare a tutti questi problemi c è una soluzione: l innovazione nei materiali e nella struttura. Possiamo infatti ottenere, grazie a nuovi materiali tecnologici, una montatura e delle lenti fuse in un unico pezzo composto da un polimero con caratteristiche tali da eliminare molti dei problemi precedentemente descritti mantenendo anche la funzione di correzione ottica nella parte adibita a lente.

6 Possiamo infatti utilizzare per la struttura un polimero termoplastico elastomerico a base di poliammide, realizzato con l inserimento di gruppi eterei nella catena polimerica del Nylon 12, ottenendo così un Poli-eter-ammide. Questo fa sì che la sua struttura sia caratterizzata da segmenti cristallini (dovuti al Nylon 12) e da segmenti di natura amorfa (gruppi eterei). Il prodotto che ne risulta offre una densità molto bassa (1 ± 1,10 g/cm3), pari a quella della poliammide 12, e rivela caratteristiche di elevata elasticità, trasparenza, resistenza all idrolisi, agli UV e resistenza all impatto (anche a basse temperature). Rispetto ad elastomeri a base poliestere o ad altri termoplastici a base di poliammide, questo polimero si distingue per la superiore resistenza all idrolisi, che si manifesta soprattutto nel lungo periodo. Per quanto riguarda la flessibilità, offre caratteristiche superiori alle gomme alle basse temperature. Sono disponibili oggi tre articoli con durezze diverse (ShD 63, ShD 55 e ShD 44); minore è la durezza, più elevata è la trasparenza. (Fonte: database Matech)

7 Impermeabile, resistente agli UV, elastico, resistente all'impatto, isolante termico, trasparente, leggero: tutte queste caratteristiche rendono questo polimero l ideale per la costruzione di nuovi modelli di occhiale poichè, oltre alle caratteristiche fisiche presenta un importante funzione di protezione dai dannosi raggi UV, pur mantenendo la trasparenza delle lenti.

8 Ma fondamentale per l occhiale è la parte a contatto con la pelle. Infatti l occhiale è in tutto e per tutto una protesi, e in quanto tale deve avere il minore impatto possibile sulla pelle umana. Il polimero di per sè presenta buone caratteristiche, ma per renderlo perfettamente compatibile possiamo utilizzare un trattamento superficiale

9 Solitamente gli occhiali di qualità hanno una montatura in titanio, metallo che possiede tutte le caratteristiche necessarie all occhiale. Anzichè fabbricare una montatura completamente in titanio possiamo utilizzare ancora le nuove tecnologie per rivestire il nostro occhiale polimerico con titanio o altri materiali in film sottili depositati sulla superficie del nostro substrato polimerico attraverso una speciale tecnica chiamata Ion Beam Assisted Deposition (IBAD), ovvero deposizione ioniassistita ; si tratta di un processo sotto vuoto che combina l evaporazione del materiale di rivestimento, dovuta ad un potente fascio d elettroni, con il bombardamento di ioni ad alta energia. Il fascio ionico permette una migliore aderenza del materiale al substrato e un controllo più accurato delle caratteristiche del rivestimento, come la morfologia, la densità, il grado di cristallinità e la composizione chimica. Con questo processo è dunque possibile depositare materiali metallici o ceramici su substrati metallici, ceramici o polimerici. Possibili rivestimenti metallici sono a base di argento, oro, platino o titanio che sono utilizzati soprattutto per aumentare la biocompatibilità o per conferire conducibilità o per incrementare la radio-opacità. In particolare i film a base argento (nanocristallino) offrono ai prodotti un alto potere antimicrobico portando ad una riduzione della proliferazione batterica. I trattamenti a base ceramica (ossido di alluminio, diossido di silicio, nitruro di titanio e nitruro di alluminio) sono impiegati soprattutto per aumentare la resistenza all usura del substrato e sono depositati a bassa temperatura sia su base polimerica (in particolare polietilene) sia metallica sia ceramica. Questi film sono inoltre biocompatibili, aumentano la resistenza alla corrosione, la durezza superficiale e la resistenza all abrasione, grazie anche al basso coefficiente di attrito che sono in grado di assicurare (Fonte: database Matech)

10 Essendo antiaderente, resistente all'abrasione, trasparente, riflettente, biocompatibile, antiallergico e antibatterico, un rivestimento di questo genere completerebbe il nostro occhiale rendendolo perfettamente compatibile con il nostro corpo e resistente all usura. Inoltre, l estrema piacevolezza alla vista e al tatto del rivestimento metallico renderebbe L occhiale anche esteticamente gradevole.

11 Ma adesso torniamo al punto cruciale del progetto: la funzionalità. Nel caos del mondo moderno, l arretratezza tecnologica delle funzioni dell occhiale rappresenta un ostacolo allo sviluppo del settore. Questo strumento, infatti, potrebbe avere molti altri usi inespressi

12 In estate, infatti, è uso comune indossare gli occhiali da sole che, come funzione primaria, limitano i danni agli occhi schermando la luce solare. Ma anziché sprecarla, perché non riutilizzarla?

13 Infatti lo sviluppo e la miniaturizzazione dei pannelli fotovoltaici ha fatto si che venisse creato un film fotovoltaico flessibile, sottile e leggero, anche in versione trasparente, ottenuto per deposizione di uno strato nanometrico di silicio amorfo. Esso è costituito da uno strato superiore trasparente, che consente il passaggio dei raggi solari, da una cella solare, da una base metallica e infine da un substrato polimerico realizzato in polimmide di 0,05 mm di spessore. Questo film è dunque caratterizzato da alta flessibilità, da estrema leggerezza (è sottile quanto un foglio di carta) e, rispetto alle tradizionali tecnologie legate a celle solari rigide, da assoluta resistenza a rottura. E disponibile in rotoli, larghi fino a 330 mm e lunghi fino a 730 m, ma è possibile realizzare anche pezzi molti più piccoli (Fonte: database Matech)

14 Posizionando questi pannelli sulle lenti dell occhiale otterremmo dei mini-pannelli fotovoltaici in grado di ricaricare delle piccole batterie presenti all interno delle aste dell occhiale

15 Grazie a ciò potremmo alimentare dei piccoli led luminosi a basso consumo attivabili tramite un interruttore posto vicino all orecchio, avendo così delle fonti di luce utili per esempio per lavori di precisione e piccola manutenzione, o più semplicemente per la lettura serale

16 Insomma, in un tempo in cui l energia è sempre più difficile da produrre, avere degli oggetti capaci di produrre energia da fonti rinnovabili è fondamentale, perchè l energia rinnovabile un giorno sarà il motore del mondo!

17 Presentazione realizzata da: Barone Giacomo Cardano Francesca Castoro Michele Manicone Domenico Pepe Alessandro Popolizio Paolo Ragone Vincenzo Siciliano Leonardo Vicenti Gaia Docenti referenti del progetto: Prof. Centoducati Giuseppe Prof. Gemma Ermelindo Antonio Prof.ssa Quintano Laura Preside del Liceo Scientifico: Prof.ssa Cancellara Giovanna Si ringraziano: Matech - per averci consentito l accesso al database dal sito Facoltà di Scienza dei Materiali dell UNIBA Ufficio Scolastico Regionale Puglia Confindustria Bari