Nanofibre funzionali: energia e luce

Mercoledì della ricerca, decimo appuntamento
25 marzo 2015, aula Ve (DII), Padova

Relatore: Luana Persano

Locandina Luana► Argomenti trattati
Nel secondo mercoledì della ricerca del secondo semestre Luana Persano, coordinatrice di un’equipe che opera all’interno del progetto europeo NanoJets, ha trattato il tema della produzione e funzionalità delle nanofibre ottenute per electrospinning.

L’electrospinning, o elettrofilatura, è un procedimento semplice ed economico che consente di creare nanofibre polimeriche. Gli elementi costitutivi sono essenzialmente tre: 1) una siringa contenente la soluzione polimerica; 2) un generatore di potenziale (10-15kV); 3)un disco di metallo. Le gocce della soluzione polimerica che escono dalla siringa si deformano in presenza di un campo elettrico fino a quando si estrude un getto dall’ago che viene poi raccolto sul collettore. In base poi alla tipologia di collettore utilizzato si possono cambiare le caratteristiche della fibra (ad esempio un tessuto in cui le fibre siano allineate tra loro permette di conferire una particolare polarizzazione alla luce oppure un tessuto con fibre tra loro intrecciate costituisce un ottimo terreno per la prolificazione delle cellule).

Alcune tra le peculiarità fondamentali delle nanofibre sono: fili estremamente lunghi (km); un diametro molto più piccolo rispetto alla lunghezza dei fili che permette di avere un’alta superficie esposta pur usando poco materiale; possibile presenza di pori(utile ad esempio per il rilascio dei farmaci); possibilità di aggregare elementi fino a formare un oggetto macroscopicamente visibile.

Le applicazioni delle nanofibre toccano diversi campi. Possono essere usate nella filtrazione (per filtrare acqua o intrappolare gas ad esempio), nel campo dell’ingegneria tissutale, per il rilascio di farmaci (vengono immagazzinati dei farmaci in “trasportatori” che li indirizzando verso la zona desiderata), nella fabbricazione di tessuti (si pensi alle nanofibre di carbonio), ma recentemente hanno iniziato ad essere utilizzate anche per quanto riguarda elettronica, energia e luce.

PIEZOELETTRICITA’
Le nanofibre rivestono un ruolo importante anche nel campo della piezoelettricità. Ad oggi i materiali piezoelettrici più utilizzati sono polimeri(PVDF) o materiali inorganici (PZT, ZnO, …). I secondi sarebbero più performanti ma sono fragili e richiedono trattamenti ad alta temperatura.

IL PVDF (polivinildenfluoruro) è un polimero piezoelettrico in cui gruppi di fluoro e idrogeno in una particolare forma conferiscono alla molecola un dipolo permanente.

Mediante un opportuno processo di electrospinning è possibile creare oggetti in cui i dipoli sono orientati e che, una volta sottoposti ad una pressione di 0.1 Pa, riescono a generare una differenza di potenziale sfruttabile. Gli oggetti così ottenuti sono anche flessibili e se piegati rilasciano circa 1.2V (se si aumenta la frequenza dei piegamenti aumenta anche la tensione ottenuta). Con questi materiali è possibile ad esempio generare tensione a partire dalle vibrazioni di un microfono da circa 80 dB oppure produrre tendaggi che generino una tensione a partire dal vento.

Ciò che rende questo materiale migliore di altri è la presenza di punti di congiunzione tra le diverse fibre (detti joints) che permettono di ottenere una maggiore tensione di quella che si otterrebbe da un oggetto delle stesse dimensioni ma omogeneo.

Infine, tessuti in nanofibra possono essere utilizzati per alimentare un modulo termoelettrico oppure per la costruzioni di particolari fibre ottiche che siano in grado di generare luce oltre a trasportarla.

► Link utili
Sito web di Nanojets
Sito web del CNR di Lecce

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