Tutte le proprietà dei rivestimenti in ceramica Sol Gel

 

Un nanometro corrisponde ad un miliardesimo di metro ed è la lunghezza di una piccola molecola: la scienza ha scoperto che se si agisce su questa scala la materia presenta svariate proprietà anche molto sorprendenti.

Le nanotecnologie si basano appunto sulla comprensione e la conoscenza approfondita delle proprietà della materia su scala nanometrica.

 

La principale caratteristica di un materiale nanostrutturato è il fatto di essere progettato e modificato nella sua nanostruttura al fine di ottenere un preciso insieme di prestazioni, generalmente superiori o comunque non assimilabili a quelle esibite dai materiali “convenzionali”. Agendo sulla nanoscala, infatti, gli oggetti sono in grado di cambiare colore, forma e fase molto più facilmente che non in macroscala.

 

Attraverso l’uso delle nanotecnologie si possono realizzare nuovi materiali funzionali, strumenti e sistemi con straordinarie proprietà derivanti dalla loro struttura molecolare ed implementare qualità e caratteristiche di processi e prodotti esistenti. Proprietà fondamentali come resistenza meccanica, rapporto tra superficie e massa, conduttività ed elasticità possono essere progettate per creare nuove classi di materiali. Proprio per questo l’utilizzo delle nanotecnologie nel trattamento di superfici rappresenta uno dei temi emergenti della ricerca industriale.

 

Recentemente la ricerca nel settore della protezione dalla corrosione ha considerato diverse tecnologie di deposizione tra cui:

  • tecnologie PVD e CVD,
  • deposizione al plasma,
  • rivestimenti ALD,
  • rivestimenti self-priming,
  • elettrodeposizione,
  • rivestimenti ceramica sol-gel,
  • polimeri conduttori,

Lo scopo della ricerca nel settore della corrosione è quello di mettere a disposizione rivestimenti ecocompatibili con proprietà confrontabili a quelle di rivestimenti di tipo tradizionale. Particolare interesse e centralità assumono, nell’ambito di questi processi, i rivestimenti in ceramica Sol Gel.

 

Rivestimenti sol-gel

La tecnica sol-gel permette la fabbricazione di materiali, tipicamente ceramici e ibridi, a partire da precursori in fase liquida. Possono essere realizzati prodotti massivi (monoliti, membrane, aerogel), nanopolveri, microsfere e rivestimenti sottili o spessi con determinate proprietà funzionali come caratteristiche idrofobiche, superidrofobiche e fotocatalitiche.

La tecnologia sol-gel costituisce uno dei principali metodi per la fabbricazione di materiali, tipicamente ceramici, a partire da precursori in fase liquida. I precursori tipici sono costituiti da alcossidi e cloruri di metalli o metalloidi, che partecipano a reazioni di idrolisi e condensazione per formare una soluzione colloidale di particelle solide aventi dimensioni tra 1 nm e 1 µm in una fase liquida, ovvero un sol. Il sol evolve fino alla formazione di un reticolo inorganico continuo contenente una fase liquida interconnessa, che viene definito gel. A ciò segue tipicamente un trattamento termico per eliminare la fase liquida dal gel, stabilizzare il sistema, ed incrementare le proprietà meccaniche.

 

Materiali ottenuti attraverso tecniche sol-gel sono utilizzabili in diversi settori industriali per applicazioni quali:

  • Rivestimenti anticorrosione, in particolare come layer di conversione alternativo alla cromatura, interposto tra il substrato metallico da proteggere e la vernice protettiva;
  • Rivestimenti protettivi su metalli preziosi in settori come bigiotteria, gioielleria, posateria;
  • Rivestimenti autopulenti basati sull’effetto fotocatalitico del biossido di titanio, i quali in combinazione con radiazione UV sono in grado di causare il degrado di molecole organiche depositate sulla superficie rivestita;
  • Rivestimenti superidrofobici caratterizzati da bassissima bagnabilità nei confronti di liquidi polari come acqua, per applicazioni in rivestimenti autopulenti e antiaderenti;
  • Rivestimenti oleofobici caratterizzati da bassa bagnabilità sia da parte di liquidi polari, sia da parte di liquidi apolari come oli e lubrificanti;
  • Rivestimenti antiriflesso su vetro, lenti, teche per espositori;
  • Aerogel come isolanti termici in vetri a bassa trasmissione di calore e come intercapedini in forni;
  • Dispositivi optoelettronici basati sull’effetto di fotorifrazione, ad esempio come filtri interferenziali e reticoli di Bragg;
  • Coating fotocromici, elettrocromici, termocromici, per lenti, vetri, decorazioni luminose e sensori di temperatura;
  • Sensori di gas e di composti volatili tossici;
  • Materiali a porosità controllata (microporosi, mesoporosi, macroporosi) per la filtrazione di acqua e liquidi e la rimozione di sostanze tossiche da liquidi;
  • Materiali bioattivi, ad esempio per l’incapsulamento di biomolecole e come strutture portanti per la rigenerazione di tessuti.

 

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