NUOVA TECNICA DI VALUTAZIONE NON DISTRUTTIVA PER LA STIMA DELLA DISPERSIONE DEI NANOTUBI DI CARBONIO NEI NANOCOMPOSITI

La ricerca effettuata durante il dottorato di ricerca, che ha portato alla stesura della presente tesi, è nata dall’esigenza per il mondo dell’industria di disporre di una tecnica semplice, di rapida applicazione e con costi contenuti per la valutazione del livello di dispersione delle nanoparticelle nei materiali nanocompositi a matrice polimerica, la cui diffusione è in incremento negli ultimi anni. Partendo dallo studio del transitorio termico di campioni con livello di dispersione noto, si è cercata una correlazione tra il transitorio termico di raffreddamento di un campione con buon livello di dispersione e quello di un campione con livello di dispersione scarso quando entrambi sono sottoposti allo stesso irraggiamento termico tramite lampade alogene di potenza nota. I risultati ottenuti in questo senso hanno consentito di stabilire l’esistenza di una tale correlazione e quindi di poter discriminare il livello di dispersione delle nanoparticelle all’interno del campione. Tuttavia, le esigue differenze nella curva di raffreddamento, il fatto che l’andamento di queste dipende da una molteplicità di fattori spesso non controllabili con facilità, e la necessità di disporre di un campione di riferimento il cui livello di dispersione delle nanoparticelle sia certamente buono, hanno spinto a proseguire la ricerca cambiando tipologia di approccio. Dopo un approfondito studio della letteratura più rilevante si è quindi deciso di utilizzare la tecnica PPT (Pulsed Phase Thermography) in modo non convenzionale. Questa scelta, si è rivelata vincente per il perseguimento degli obiettivi preposti, infatti dopo una attenta ottimizzazione del setup e dei parametri sperimentali in gioco è stato possibile valutare con esattezza il livello di dispersione dei nanotubi di carbonio all’interno di campioni appositamente realizzati. I risultati ottenuti sono stati validati da ulteriori analisi sugli stessi campioni tramite tecniche convenzionali quali la realizzazione di macrografie e micrografie, che non hanno lasciato dubbi sui risultati ottenuti. Infine, si è passati all’applicazione della tecnica su materiali nanocompositi diversi da quelli utilizzati nella fase iniziale, ed in particolare per la valutazione del livello di dispersione di nanoparticelle di Ag all’interno della matrice polimerica, prodotti con una nuova tecnica di frammentazione del nanorivestimento. Anche in questo caso la tecnica si è rilevata adeguata al raggiungimento degli scopi prefissati. Dato che le ragioni che hanno spinto ad intraprendere lo sviluppo e la messa a punto di questo lavoro erano indirizzati ad una potenziale applicazione a livello industriale, una buona parte del lavoro è stata focalizzata sulla messa a punto di un algoritmo in Matlab per la gestione e l’elaborazione dei dati acquisiti durante le attività sperimentali. Nondimeno, particolare attenzione è stata rivolta all’automatizzazione del processo, elemento imprescindibile nell’odierno mondo industriale, tramite lo studio, la realizzazione e la messa a punto di un setup con braccio robotico a sei assi.