Tecnologie

Il Proof of Concept A.L.I.C.E. o “Actuators based on Light sensitive CompositE” mira allo sviluppo di materiali innovativi attraverso processi di stampa 3D/4D e li utilizza come attuatori nell'ambito del fotovoltaico, del solare a concentrazione, del solare termodinamico ed in altre applicazioni come deflettori ottici, microvalvole ottiche e switch ottici.

I geopolimeri sono polimeri inorganici sintetici ottenuti da una polvere alluminosilicatica e una soluzione acquosa di idrossidi o silicati alcalini. Il materiale è mesoporoso e si può generare una porosità multidimensionale e funzionale attraverso l’aggiunta di cariche o utilizzo di tecniche specifiche.

Le conchiglie dei molluschi bivalvi sono costituite principalmente da CaCO₃ (ca. 95%), con una piccola frazione di materia organica. Se il minerale venisse recuperato dai gusci, si avrebbe una "miniera" rinnovabile e sostenibile di CaCO₃ "blu". Le conchiglie, anche dopo l'asportazione della carne, mantengono una certa quantità di sostanza organica. Pertanto, come primo passo della produzione di CaCO₃ "blu", è necessario rimuovere i componenti organici, cuocendo i gusci in un forno appropriato, dopo il lavaggio per rimuovere i sali.

Dispositivi biomedicali inerti con funzione portante modulabile dotati di una peculiare microstruttura composita multi-dominio. Il sistema compositivo di riferimento è Zirconia-Allumina con composizione complessiva prevalente di zirconia o allumina customizzabile.

I nanofili di silicio (SiNWs) sono strutture con diametri che possono variare da qualche decina a qualche centinaia di nanometri, e lunghezze che vanno da poche centinaia di nanometri a millimetri. I SiNWs sono realizzati presso i laboratori dell'IMM-CNR, sezione di Roma, con tecnologie di tipo bottom-up, come la deposizione PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition), a temperature di crescita sufficientemente basse (≤350°C) da essere compatibili con substrati plastici o vetrosi.

La tecnologia proposta riguarda lo sviluppo di un nuovo filtro solare ottenuto dalle spine di merluzzo, secondo i principi dell’economia circolare. Il filtro solare è una polvere rossiccia,  costituita da idrossiapatite (un fosfato di calcio, componente principale delle ossa umane) modificato con ferro. È preparato con un processo semplice e scalabile (trattamento delle spine in soluzione di ferro e poi a 700 oC) e che può essere adattato per spine di altri pesci. 

Questa tecnologia riguarda lo sviluppo di nuovi filtri fisici/minerali UV eco-sostenibili aventi per obiettivo quello di offrire importanti innovazioni al settore cosmetico, che incoraggiato dalle iniziative Europee nell’ambito Green-Deal, è alla costante ricerca di nuove componenti per una maggiore tutela della salute dell’uomo e dell’ambiente.

CNR-ISTEC sviluppa compositi geopolimerici per applicazioni termo-strutturali, quali: intercapedini autoportanti; isolanti termici e acustici; barriere termiche e taglia-fuoco; rivestimenti per alta temperatura e damping; stampi e anime per la fonderia; schiume e rivestimenti refrattari. I geopolimeri sono materiali consolidati per via chimica a T<300 °C. Essendo polimeri inorganici senza acqua in struttura tollerano le alte temperature: sono incombustibili, non sviluppano gas o fumi e non esplodono.

L’elettrocromismo è una caratteristica optoelettronica di particolare interesse perché può essere sfruttato nella realizzazione di tecnologie come le finestre intelligenti (Smart Windows) per promuovere l’efficienza energetica, automotive, dispositivi sensoristici o di visualizzazione. I materiali elettrocromici cambiano le loro caratteristiche optoelettroniche, mostrando diverse colorazioni in funzione del campo elettrico applicato.

Il modulatore optomeccanico a metasuperficie è un dispositivo atto a modulare ampiezza, fase e polarizzazione di un fascio di radiazione elettromagnetica, indipendentemente, o simultaneamente, secondo percorsi prescritti nello spazio dei parametri (ad esempio, per quanto riguarda la polarizzazione, percorsi sulla sfera di Poincaré).

La tecnologia che si sta sviluppando aggiungerà capacità polarimetriche a camere ad immagine nel visibile e vicino ultravioletto, fornendo un dispositivo in grado di misurare simultaneamente i diversi stati di polarizzazione della luce incidente, senza bisogno di polarizzatori esterni. Ciò verrà realizzato aggiungendo degli strati sottili di materiali organici nanostrutturati in grado di assorbire luce con diversi stati di polarizzazione e di convertirli in diversi colori.

L’invenzione è un metodo di sintesi colloidale di nanomateriali di semiconduttori V-VI-VII non contenenti elementi tossici. Questo è il primo metodo in assoluto che consente di sintetizzare nanomateriali di semiconduttori ad anioni misti senza elementi tossici, tra i quali i nanocristalli di calcoalogenuri di bismuto, considerati fra i più promettenti candidati alle future tecniche di conversione dell’energia luminosa.

L’ottimizzazione dei processi metallurgici risulta oggi cruciale per la progettazione e sviluppo di materiali avanzati in grado di operare e resistere in condizioni estremamente aggressive quali quelle di impianti di produzione di energia, fonti rinnovabili, reattori nucleari di nuova generazione, elettronica avanzata, trasporto a terra, avionica e aerospazio, catalisi, biomedicali, ecc.

Tecniche deposizione da soluzione chimica di precursori metal-organici hanno permesso la ricerca e lo sviluppo di strati sottili ossidi semplici e composti come Pb(Zr,Ti)O3, e Al2O3, fino all’applicazione industriale in dispositivi piroelettrici o capacitori. Le tecniche di deposizione usano spin-on o dip-coating. I vantaggi di queste tecniche sono:

(i) bassi costi di apparecchiatura e di reattivi

(ii) deposizione su larghe aree

(iii) basse temperature di cristallizzazione

Il Team di ricerca proponente, che opera presso CNR ISTEC, ha brevettato una tecnologia per la produzione degli Smart Polycrystals (SP), policristalli ceramici trasparenti a base di YAG, granato di Al e Y (Y₃Al₅O₁₂), drogato con ioni di terre rare e di metalli di transizione. Gli SP risolvono il problema della riduzione dell’efficienza nei sistemi laser a stato solido, causata dal riscaldamento disomogeneo dei monocristalli durante il processo di emissione.