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Nano-Carbonio su acciaio: film di nanotubi di carbonio per rivestimenti impermeabili e protettivi per acciai

Nano-Carbonio su acciaio: film di nanotubi di carbonio per rivestimenti impermeabili e protettivi per acciai

Il progetto si pone come obiettivo il miglioramento delle proprietà strutturali, meccaniche e di durata degli acciai e del cemento che li contiene utilizzando materiali di carbonio nanostrutturati. La tenuta dei cementi armati nel tempo è in parte limitata da processi di ossidazione e corrosione degli acciai al loro interno. L’idea di base consiste nel rivestire l’acciaio con nanomateriali a base di carbonio per prolungarne la durata temporale. Il processo industriale che proponiamo è a basso costo e consiste nel trattamento termico, a circa 650-700 °C, degli acciai che al momento della estrusione vengono esposti (prima del loro definitivo raffreddamento) a flussi di gas metano (CH4), o di acetilene (C2H2) in modo da formare sulla loro superficie uno strato nanometrico omogeneo (film) di prodotti carbonacei sotto forma di nanotubi e fibre di carbonio. I film di nanostrutture aderiscono all’acciaio in modo permanente e la preservano dagli agenti esterni in maniera quasi totale per via del loro carattere grafitico. Inoltre le strutture carboniose sono idrofobiche e proteggono l’acciaio dall’azione corrosiva di agenti esterni come l’acqua (compresa l’acqua salina) e ne aumentano la resistenza allo sforzo tensile. Questo importante effetto è dovuto al fatto che le fibre carboniose si vanno a depositare anche ai bordi grano dell’acciaio impedendo il movimento delle dislocazioni (causa prima della plasticità del materiale) ed aumentando di un ordine di grandezza la sua durezza ed il suo coefficiente di Young con conseguente aumento della elasticità della struttura metallica e del suo carico di rottura. Infine le interazioni tra le strutture carboniose e il cemento che le circonda dovrebbe dare maggiore elasticità e durezza all’intera struttura composita nella quale gli acciai sono immersi. Questo dovrebbe avvenire perché le nano strutture carboniose si comportano come una colla filamentosa che tiene unito il cemento e l’acciaio.
Italy


Nano-Carbonio su acciaio: film di nanotubi di carbonio per rivestimenti impermeabili e protettivi per acciai

Manuela Scarselli, Paola Castrucci, Matteo Salvato, Mattia Scagliotti, Maurizio De Crescenzi

Maurizio De Crescenzi: è professore ordinario di Fisica della Struttura della Materia all'Università di Roma "Tor Vergata", Roma. La sua attività di ricerca si è concentrata sulla sintesi, sulle proprietà strutturali ed elettroniche delle superfici e sui nano-materiali a base di carbonio. Ha dimostrato che i nanotubi di carbonio possono essere utilizzati come dispositivi fotonici efficienti e celle solari. Inoltre il loro utilizzo può migliorare le proprietà meccaniche e chimiche dei materiali (e in particolare degli acciai) sui quali vengono cresciuti ed attaccati. È autore di circa 300 pubblicazioni internazionali. Ha organizzato diverse Conferenze nazionali ed internazionali sulle nanostrutture.
Mattia Scagliotti : Ha conseguito la laurea magistrale in Fisica nel 2017 presso l'Università di Roma "Tor Vergata" discutendo una tesi su etero-giunzione di carbonio nanotubo/silicio per applicazioni fotovoltaiche e fotorivelatori. Dal 2017 ha iniziato il dottorato di ricerca in Fisica presso l'Università di Roma Tor Vergata sullo sviluppo di fotorivelatori basati su materiali 2D e applicazioni di nanotubi di carbonio in diversi campi della fisica e della chimica dei materiali.
Matteo Salvato : È ricercatore in Fisica della Materia condensata all'Università di Roma "Tor Vergata". La sua attività di ricerca si è concentrata sulla costruzione e lo studio delle proprietà strutturali e di trasporto di film sottili, multistrato epitassialie ottenuti da MBE (Molecular Beam Epitaxy) e con tecniche di deposizione CVD (Chemical vapour deposition). Ha studiato le proprietà di trasporto dei nanomateriali, Nanotubi di carbonio e grafene nelle applicazioni di celle solari e fotorivelatori. È autore o coautore di oltre 100 pubblicazioni scientifiche su riviste internazionali e atti di convegni internazionali sulla fisica della materia.
Manuela Scarselli: è ricercatrice in Fisica della Struttura della Materia presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Roma "Tor Vergata". La sua attività sperimentale ha riguarda la Microscopia Scanning Tunneling, Microscopia a Forza Atomica e spettroscopia a raggi X. I suoi interessi hanno focalizzato sulla sintesi, caratterizzazione, decorazione di nanotubi di carbonio e loro applicazione in foto elettrochimica per celle solari, crescita e caratterizzazione su acciai. È autore o coautore di oltre 100 pubblicazioni scientifiche su riviste internazionali e atti di convegni internazionali sulla fisica della materia.
Paola Castrucci: È professore associato di Struttura della Materia presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Roma "Tor Vergata". La sua attività di ricerca si è occupata di nanostrutture come nanofili, nanotubi e materiali bidimensionali. La sua esperienza spazia dalla crescita di questi sistemi alle loro caratterizzazione strutturale ed elettronica attraverso diverse spettroscopie, microscopie e tecniche di diffrazione. Ha lavorato su misure fotovoltaiche di nanomateriali a base di carbonio di nuova generazione e nanomateriali 2D.


Stand A21 (pav. 7) - Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"


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Dati aggiornati il 20/10/2019 - 17.32.19