I rivestimenti nanotrutturati migliorano le prestazioni
I rivestimenti possono migliorare le proprietà meccaniche, ottiche e anche aerodinamiche dei componenti in numerosi settori. Tuttavia, i cambiamenti nella struttura superficiale possono compromettere significativamente le prestazioni e aumentare così i costi operativi e di manutenzione. Ad esempio, le incrostazioni e l’erosione superficiale aumentano il consumo di carburante degli aeromobili e delle imbarcazioni e riducono la potenza delle turbine eoliche. La caratterizzazione delle funzionalità sub-micron richiede attualmente tempo e sofisticate attrezzature di laboratorio. Pertanto, gli scienziati hanno avviato il progetto NATURAL (Standardised metrology of nano-structured coatings with low surface energy), finanziato dall’UE, per sviluppare una metodologia non distruttiva rapida per correlare la struttura superficiale su nanoscala con prestazioni funzionali nel campo. La tecnologia rappresenta la prima generazione di standard di metrologia che legano struttura e prestazioni, permettendo la valutazione di idoneità a uno scopo. I partner del progetto hanno sviluppato metodi di profiling laser a bassa lunghezza d’onda ed elevata risoluzione, per la rapida caratterizzazione superficiale della struttura grossolana in nanoscala di grandi aree. Le misure su nanoscala sono state correlate con la tribologia e l’analisi dei flussi fluidi su macroscala. Ciò ha consentito al consorzio di fornire raccomandazioni per nuovi standard, collegando la nanomorfologia alla performance funzionale e, infine, alla previsione del ciclo vitale. Gli scienziati hanno caratterizzato due diversi rivestimenti, entrambi poliuretani bicomponenti, applicandoli su substrati di fibra di vetro per fornire un punto di riferimento. Uno era un rivestimento di riferimento commerciale completamente formulato e comunemente utilizzato dai produttori di pale eoliche. Impiegava un sistema di resina ad alte prestazioni, standard del settore e sfrutta anche una serie di riempitivi. Il secondo sistema (modello) non prevedeva riempitivi per evidenziare più rapidamente gli effetti delle nanoparticelle. Sono state sintetizzate, funzionalizzate e incorporate nei rivestimenti numerose nanoparticelle. Il team ora ha ultimato la progettazione del sistema di misura di caratterizzazione su nanoscala del prototipo per la valutazione non distruttiva nel settore. La comprensione migliorata di NATURAL degli effetti della nanostruttura sulle prestazioni e il suo sistema di metrologia non distruttivo porterà a nuovi standard, rivestimenti migliorati e una spinta per numerosi settori dell’economia. Questo grazie alle migliori tecniche di deposizione sviluppate dal progetto, nonché strumenti portatili che permettono un utilizzo più agevole. Altri vantaggi includono la riduzione dei costi dei componenti di ricambio e tecniche di deposizione migliorate che risultano in un notevole miglioramento della qualità del rivestimento. Ciò si tradurrà in bollette energetiche più basse per i consumatori. Inoltre, una maggiore efficienza significa meno inquinamento grazie alla riduzione della dipendenza dalla produzione di energia non rinnovabile.
Parole chiave
Rivestimenti nanostrutturati, NATURAL, metrologia, profiling laser, nanoparticella
