Nanotecnologie

PRESENTATION

TheNanotechnology

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INTRODUZIONE

Cos’è la nanotecnologia? Con nanotecnologia si intende convenzionalmente quel ramo della scienza applicata e della tecnologia che si occupa della progettazione, della produzione e dell’utilizzo di materiali, dispositivi e sistemi a scala nanometrica.L’obiettivo di questa scienza applicata è quello di sviluppare nuovi materiali e tecnologie con proprietà uniche e migliorate rispetto a quelle dei materiali tradizionali.Con il suffisso “nano” indica tutti quei componenti, naturali oppure artificiali, che appartengono all’ordine di grandezza del nanometro e che, grazie alle loro ridotte dimensioni, sono in grado di conferire nuove caratteristiche chimico-fisiche

Index

Memoria di forma

Automobilistico

Effetti in più campi

Automobilistico

Nel settore automotive le nanotecnologie sono largamente impiegate e possono fare la differenza su diversi campi. Le nanotecnologie migliorano notevolmente il prodotto finale e coprono un’ampia gamma di applicazioni: vernice resistente ai graffi, celle a combustibile, batterie più efficienti, pneumatici più resistenti, vetri antiriflesso etc. una delle applicazioni più comuni nel campo dell’automotive è l’applicazione di materiali più leggeri e più resistenti, con una riduzione del peso fino al 40%, capaci dunque di migliorare il consumo di carburante, da una parte, e di raggiungere livelli alti di sicurezza, dall’altra. Inoltre è comune l’uso di catalizzatori e additivi nanotecnologici per migliorare l’efficienza del motore e risparmiare sul consumo.

Telaio ed interni

Attraverso l’impiego di nanotecnologie è possibile usare materiali più leggeri per l’intelaiatura delle automobili, senza che questa risulti più fragile, guadagnando anche in termini di sicurezza. in oltre è possibile sostituire le parti in acciaio con materiali termoplastici nano-ingegnerizzati ed i vetri dei finestrini con polimeri nanotecnologici (policarbonato), alfine di ridurre il peso. Non mancano poi applicazioni che consentono di realizzare parabrezza auto-pulenti, fiancate anti-graffio e anti-macchia,.

Polycarbonate is a glass-like composite material. The polycarbonate windows are made with sheets and panels that guarantee a high degree of transparency combined with great resistance and lightness.

Pneumatici

Per quanto riguarda gli pneumatici il contributo delle nanotecnologie è quello di realizzare delle miscele della gomma, rendendole resistenti all’abrasione ma capaci in termini di aderenza grazie all impiego di: fuliggine, silice e organo silano, prodotte in forma nanometrica, e miscelate alla gomma. Inoltre è possibile stampare sensori a nanotubi di carbonio per monitorare l’usura dei pneumatici in tempo reale.

it is activated thanks to an electric field. Starting from two conductive electrodes placed very close to each other, an oscillating electrical voltage is applied to one and a ground to the other

SISTEMI DI ALIMENTAZIONE

nanotecnology in fuel

CARBURANTI MENO TOSSICI

Anche in questo campo le nanotecnologie possono svolgere un ruolo importante, per quanto riguarda la conversione dei gas tossici in gas non tossici. Infatti se i materiali che vengono usati per la funzione catalitica nella trasformazione dei gas viene ridimensionato su scala nanometrica, la superficie specifica aumenta, e così il contatto dei gas di scarico con il rivestimento attivo e la sua trasformazione in sostanza innocua è accelerata.

Nanotechnology can address the shortage of fossil fuels such as diesel and gasoline by: Making the production of fuels from low grade raw materials economical and ncreasing the mileage of engines. Making the production of fuels from normal raw materials more efficient, and also using the nanopaericles owing to the high surface area provide better combustion characteristics,high reactivity,shortened ignition delay and fast energy release

ALIMENTAZIONE ELETTRICA

AUTO ELETTRICHE

Anche qui l’impatto delle nanotecnologie è notevole, consentendo la produzione di celle solari microstrutturate da integrare nei tettucci apribili di qualsiasi auto. Usando le celle solari nanostrutturate è possibile coprire aree più grandi dell’auto, con film sottilissimi, per raccogliere energia solare.

SISTEMI ELETTRONICI

di conseguenza tutta la componente elettronica delle auto viene ampiamente favorita dall’avvento delle nanotecnologie; in particolare si tratta dei contributi forniti dalla spintronica che sfrutta non tanto la carica quanto lo spin degli elettroni, manipolandolo per raggiungere i propri obiettivi. I dispositivi così costruiti hanno la capacità di non disperdere energie. In questo modo il consumo è evidentemente inferiore.

Shape memory material

I materiali a memoria di forma rappresentano una classe di materiali innovativa che offre proprietà uniche quali il recupero della forma per effetto del semplice riscaldamento oppure la capacità di incamerare grandi deformazioni senza alcuno snervamento

ESSi HANNO DUE EFFETTI:

• Memoria di forma
• Effetto pseudo-elastico

CHE PUO ESSERE ATTIVATA TRAMITE:

• Variazione di temperatura
• Applicazione di uno sforzo

La “memoria di forma”

Tale espressione fu usata per la prima volta da William Beuhler, quando scoprì la proprietà di una lega in Titanio-Nichel (TiNi) in grado di deformare la sua forma al variare della temperatura e di ritornare al suo stato originale senza subire danni quando ritorna alla sua temperatura ambiente, in altri casi ci sono materiali che diventano deformabili abbassando la temperatura sotto una certa soglia, detta temperatura di trasformazione.

NiTINOL

-NiTiNOL -Acciaio - Alluminio

• Maggiore resistenza meccanica

• Migliore stabilità

• Migliore resistenza alla corrosione

• Biocompatibilità

Trasformazione martensitica termoelastica

Come si traduce

Italiano inglese

Le caratteristiche di questi materiali ossia di “assorbire” i danni proviene dal fatto che invece di rompere i legami cristallografici e danneggiare la propria struttura, esso dispiega progressivamente i suoi piani reticolari

• Leghe a memoria shape di forma memory alloy

• Snervamento Yield
• Martensite Martensite
• Austenite Austenite

L’ampia deformazione imposta durante la fase di carico viene recuperata durante la fase di scarico, la fase di scarico non è altro che l’inversione del materiale dal suo campo martensitico a quello austenitico. Questa caratteristica dei materiali a memoria di forma è definita superelasticità

Le applicazioni

I materiali in lega memoria di forma, trovano un largo impiego nei settori dell’industria per le loro potenzialità:

• Possono agire contemporaneamente come attuatori e sensori;

• Semplicità del meccanismo;
• Funzionamento senza attrito, pulito e silenzioso;
• Elevato rapporto potenza peso.

I settori in qui vengono applicati questi materiali sono:

Antincendio: Apertura meccanica degli evacuatori di fumo e calore.

Ortodontico: Apparecchi dentali.

Meccanico: Tenuta ermetica di cilindri in alluminio, o sistemi di fissaggio per alberini.

Idraulico: Molle in memoria di forma all’interno degli attuatori.

Rapporto Area/volume

il rapporto superfi-cie/volume và migliorare lo scambio energetico con l’esterno. L’utilizzo delle nanotecnologie consente di risparmiare risorse materiali ed energetiche, oltre ai volumi di rifiuti e di emissioni. -Facendo un breve esempio possiamo considerare un termosifone, se fosse un blocco unico e non fosse suddiviso in tante parti per far espandere il calore, non avremmo il calore esteso per tutta la stanza ma in un solo punto

Glossary Italiano Inglese -superficie -surface -termosifone -radiator

Nanotecnologie nella natura

I fiori di loto posseggono un meccanismo naturale di pulizia: sulle loro foglie l’acqua non viene trattenuta (infatti queste foglie sono sempre asciutte), ma scivola via in tante goccioline che si formano in virtù dell’alta tensione superficiale presente sulla foglia. Tutto ciò è possibile perché le foglie di loto sono rivestite da cristalli di una cera idrofobica di dimensioni nanometriche. Le superfici sono ruvide risultando, quindi, più idrofobiche di quelle lisce, perché l’area di contatto reale tra la goccia d’acqua e la superficie d’appoggio è del 3% di quella apparente, per cui il peso della goccia la fa scivolare via.Oggi mediante le nanotecnologie si cerca di riprodurre l’effetto loto in vernici, tegole, tessuti e altre superfici che resteranno pulite e asciutte come le foglie del loto

Glossary Italiano Inglese - fiori di loto - Lotus flower -Idrofobo -Hydrophobic

Effetto geco

Il geco è un animale capace di arrampicarsi su pareti, anche molto lisce. L’analisi nanoscopica ha mostrato la struttura terminale delle sue zampe ri-levando caratteristiche di un vero e proprio collante naturale. Il merito va alla peculiare anatomia delle loro zampe, che presentano milioni di microscopici peli, detti “setae”, da cui a loro volta partono miliardi di terminazioni dette “spatule”. Si tratta di setole incredibilmente concentrate nei pochi millimetri quadrati delle sue piccole zampe (circa 14000 setole per millimetro quadrato) e distribuite in centinaia di direzioni, le cui estremità sono larghe 0,2 micrometr. .-Tali strutture sono state riprodotte per la realizzazione di giocattoli dalle capacità adesive straordinarie, intonaci per pareti altamente aggrappanti o bendaggi chirurgici super aderenti.

Effetto Farfalla

I cristalli fotonici individuati nelle ali di farfalla sono un esempio di materiale che blocca certe frequenze di luce lasciandone filtrare altre; ciò li rende “accordabili”. I cristalli fotonici sono usati molto spesso come onde-guida per la luce nei sistemi di telecomunicazione/fibre ottiche. È stata prodotta una nuova tecnologia che usa biomodelli per la costruzione di nanostrutture che servano da ondeguida ottiche, splitters ottici e altri circuiti fotonici integrati. È stato creato, inoltre, un tipo di cristallo fotonico elastico che cambia colore quando viene compresso. Le possibili applicazioni vanno dalla cattura delle impronte digitali a colori, agli airbag, ai sensori per apparecchiature elettroniche a pressione.

Effetto Conchiglia

Le strutture della madreperla per sovrapposizione dei singoli strati, hanno ispirato i ricercatori nella creazione di un foglio plastico composto di strati di nanofogli di argilla e di un polimero idro-solubile con le stesse caratteristiche chimiche della colla, che è resistente quanto l’acciaio ma più leggero e trasparente. Questo tipo di “colla molecolare organica” potrebbe rappresentare la base per un nuovo tipo di materiale, oil-free (senza petrolio), che potrebbe diventare la plastica del futuro (bioplastica). Sono stati sviluppati nanofogli di silicio 2D in grado di emettere luce e poter essere utilizzati in dispositivi ottici quali lampadine, schermi o sensori di luce. Oltre alla creazione di emissioni luminose fotoluminescenti RGB che creano luce per il rilascio di fotoni

LA sicurezza

La sicurezza come in tutti gli altri campi è importante, in questo settore bisogna stare attenti alle nanoparticelle. Alcuni materiali sono innocui, mentre altri nanomateriali sono in grado di danneggiare le cellule del nostro organismo.

I rischi patologici

• A causa delle loro piccole dimensioni,Le nanoparticelle possono entrare nel corpo umano in tre modi diversi:
• mediante inalazione (provocherebbe danni ai polmoni);
• mediante ingestione (danni allo stomaco in generale) ;
• attraverso la pelle (tumore della pelle).
• I D.P.I. che vengono utilizzati solitamente mentre si lavora con materiali nanometrici sono i seguenti:

- Guanti, abbattitori di nanno particelle, resipiratori,ventilazione all'interno degli ambienti, maschere e camici igenizzati per non permettere il contatto con la pelle.

ViDEO

Video interattivo sulla nanoteconologia spiegazione ed esempi..Buonavisone!!!!

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Ridoni Marco5^ITMB

Cecchini Maurizio 5^ITMB

Barbaresi Cristian5^ITMB

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