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Carbon Nanotube Confinement Strategies to Develop Novel Polymer Matrix Composites

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Sviluppo basato sulla conoscenza di nanocompositi su misura

Gli scienziati hanno compreso la promessa dei nanocompositi a base di carbonio per componenti leggeri e forti con nuove proprietà elettriche e termiche attraverso il controllo basato sulla conoscenza di materiali e lavorazione.

Tecnologie industriali

I materiali compositi leggeri consistono in matrici polimeriche con nanotubi di carbonio (CNT) integrati e offrono una combinazione unica di rigidità e forza con conduttività termiche ed elettriche molto alte. Conoscenze insufficienti sull'adattamento delle funzionalità manipolando le proprietà e i processi dei CNT stanno attualmente ostacolando il loro ampio uso commerciale. Il progetto POCO ("Carbon nanotube confinement strategies to develop novel polymer matrix composites"), finanziato dall'UE, si è occupato di questo problema con particolare attenzione all'interfaccia CNT-polimero. Si è lavorato per ottenere una dispersione controllata dei CNT, ancoraggio nel polimero e ottimizzazione delle proprietà dello stato solido dalla nanostrutturazione. La applicazioni casi di studio sono state definite da utenti finali del settore aerospaziale, automobilistico, delle costruzioni e della biomedicina. I membri del consorzio hanno studiato la funzionalizzazione chimica dei CNT. Sono stati usati campi elettrici e magnetici per aiutare la circoscrizione, il posizionamento e l'allineamento dei CNT nella matrice polimerica. Gli scienziati sono riusciti a funzionalizzare superfici di CNT per controllare la crescita del polimero su superfici di CNT e concetti di auto-assemblaggio per controllare la crescita dei CNT. Gli scienziati hanno ottenuto un miglioramento dal 5 % al 15 % delle proprietà meccaniche dei compositi a base di carbonio per i componenti strutturali nell'industria aerospaziale ed edilizia. La modifica controllata delle proprietà elettriche ha permesso la produzione di rivestimenti a base di polimeri (adatti per la protezione antistatica nelle applicazioni aerospaziali) e ibridi metallo-nanocompositi leggeri (per il settore automobilistico). Il lavoro preliminare sull'uso dei CNT come rinforzo nei polimeri biodegradabili per la riparazione delle ossa ha mostrato risultati promettenti in termini di stabilità meccanica e non-tossicità. POCO ha stabilito una collaborazione di successo tra il mondo accademico e quello industriale per portare nuovi concetti per la fruizione commerciale formando allo stesso tempo la prossima generazione di scienziati. Tredici tesi di dottorato hanno tratto beneficio dal progetto e sono stati pubblicati oltre 24 articoli in riviste scientifiche con revisione paritaria. L'insieme di dati e tecniche generato dal consorzio insieme alla dimostrazione di importanti applicazioni industriali assicura una continua importante influenza dei risultati di POCO.

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