PROGETTO: MATERIALI E TECNOLOGIE DI PROCESSO AD ALTA EFFICIENZA PER MICROFUSIONI INNOVATIVE (MATEMI)

Studio proprietà chimico-fisiche impasti ceramici e messa a punto tecniche/metodologie di controllo avanzate (RI)

FINALITA' E RISULTATI ATTESI

  • Studio delle proprietà chimico-fisiche delle soluzioni acquose colloidali, valutazione del loro contributo sulla stabilità degli impasti ceramici per la realizzazione dei gusci, definizione di metodi di controllo efficaci;
  • Studio approfondito delle proprietà chimico-fisiche delle soluzioni acquose colloidali degli impasti ceramici per la realizzazione dei gusci utilizzando studi recentissimi sia teorici sia sperimentali connessi ai sistemi lontani dall’equilibrio e all’elettrodinamica quantistica (analisi delle strutture sovramolecolari dell’acqua e impatto sulle dinamiche degli impasti);
  • Identificazione dei parametri più critici per la stabilità nel tempo degli impasti ceramici e delle relative proprietà;
  • Messa a punto e utilizzo di tecniche e metodologie di controllo più efficaci per le sospensioni ceramiche.

RISULTATI RAGGIUNTI

Nell’ambito delle attività PROMETE si è individuato un possibile fondamento chimico-fisico all’instabilità delle caratteristiche produttive dei gusci ceramici, che sarebbe stato addirittura inconcepibile fino a pochi anni fa per mancanza di conoscenze sia teoriche che sperimentali al riguardo.
Tali aggregati nanometrici, avendo una mutata struttura elettronica rispetto alla molecola libera, come è ben noto accadere per le strutture nanometriche, presentano la caratteristica (di recentissima acquisizione sperimentale), di primo acchito inattesa, di permanere allo stato solido a temperature e pressioni ordinarie, una volta allontanata, per evaporazione (o liofilizzazione), la restante componente di acqua liquida (“acqua bulk”).
Risulta chiaro che attualmente le metodiche che si pongono come obiettivo di studiare la stabilità degli “slurry” per ottimizzarne le performances, non possono non soffrire di una serie di problematiche inespresse; in pratica, c’è una ampia zona d’ombra di cui “non si sa di non sapere”. Normalmente, le conseguenze di tale “zona d’ombra” vengono in qualche modo attribuite ad una intrinseca instabilità del fenomeno dovuta al fatto che presenta troppi parametri di cui tener conto.
L’attività variabile nel tempo degli impasti ceramici, e degli altri sistemi indagati (LUDOX e ACQUA DEMINERALIZZATA, e parte liquida estratta dagli impasti), rafforza la tesi che il cosiddetto processo di “invecchiamento” dello slurry sia dovuto alla formazione di aggregati sovramolecolari acquosi - e non invece a reazioni chimiche di vario tipo, come attualmente dato per scontato.
La possibilità di utilizzo di questo know-how potrà aprire la strada a misurare in produzione la quantità di aggregati che si siano "naturalmente" formati nello slurry, così da poter decidere con maggiore precisione - e magari con misure in linea - quando lo slurry possa davvero essere considerato “vecchio” e quindi sostituirlo.
E’ altresì individuabile il futuro obiettivo di poter comprendere meglio, e quindi poter agire, sulle cause di formazione degli aggregati e sulle variabili che vanno ad influire sulla dinamica degli aggregati, così da poterli “controllare”. Infatti, è certa la relazione tra queste strutture dissipative e l’energia esterna, in quanto si tratta di strutture lontane dall’equilibrio termodinamico.
Va sottolineato però, che non bisogna concludere che gli aggregati siano “nocivi” per le proprietà desiderate dello slurry; si presenta, invece, l’opportunità di studiare quali siano le concentrazioni ottimali per le caratteristiche volute dello slurry (e quindi dei gusci), così da poter rimanere in tale intervallo individuato, con tecniche che andranno sviluppate ad hoc, ma per le quali ci sono già indizi interessanti.

POSTER DEL PROGETTO

Progetto cofinanziato dal Ministero dell'istruzione, dell'università e della ricerca nell'ambito del PON Ricerca e competitività 2007-2013: http://www.ponricerca.gov.it/

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