Institute of Condensed Matter Chemistry and Energy Technologies (ICMATE)

Expertise

Sede di Padova

La sede di Padova dello IENI, già Istituto di Polarografia ed Elettrochimica Preparativa (IPELP), è attiva da oltre 35 anni nel campo dell'elettrochimica e dell'elettroanalitica. Le competenze tradizionali sono poi state indirizzate verso la scienza dei materiali: elettrochimica di film polimerici, studi di corrosione e protezione dalla corrosione, utilizzo di idruri metallici per immagazzinare energia, materiali elettronici per elettrocatalisi, elettrochimica di semiconduttori. Negli anni più recenti, a Padova sono maturate esperienze relative alle nanotecnologie, gli studi di superficie, lo sviluppo e l'utilizzo di strumentazione per la caratterizzazione di materiali in superficie e in bulk che si avvalgono delle più moderne tecniche di spettrometria di massa (SIMS, LA-ICP-MS, ISS).

Sede di Genova

Le competenze e capacità sviluppate all'interno della Sezione di Genova in campo teorico e sperimentale sono relative ai settori di seguito elencati.
Meccanismi di reazione allo stato solido tra ossidi.
Processi e reazioni controllate dalla diffusione allo stato solido in sistemi ceramici di interesse tecnologico (es. Y2O3-Fe2O3; Al2O3-TiO2-MgO etc.).
Applicazioni della termodinamica classica al calcolo della composizione di equilibrio in sistemi omogenei (in particolare gassosi) ed eterogenei.
Simulazione e risoluzione di strutture cristalline da diffrattometria da polveri.
Analisi di microstrain e "particle size" mediante XRD.
Calcoli di concentrazioni all'equilibrio di specie chimiche in soluzioni acquose.
Modellizzazione termodinamica e calcolo delle tensioni superficiali di metalli e leghe allo stato fuso.
Calcolo delle tensioni interfacciali solido-liquido in leghe metalliche.
Previsione degli effetti dell'ossigeno sulle tensioni superficiali di metalli e leghe liquidi.
Previsione teorica delle condizioni di disossidazione di metalli (liquidi e solidi).
Definizione preventiva degli scambi gas reattivo- superficie liquida.
Calcolo delle costanti di equilibrio in reazioni competitive superficie -bulk.
Previsione delle cinetiche di segregazione interfacciale di tensioattivi solubili e non.
Soluzione di problemi di trasporto (diffusione, cinetiche di segregazione) sia dal punto di vista analitico che numerico.
Modellizzazione delle proprietà dinamiche e di equilibrio di interfacce liquide .
Previsione delle condizioni di bagnabilità di ceramici da parte di metalli e leghe metalliche allo stato fuso; tecnologie di giunzione.
Diffrazione raggi X: determinazione quantitativa della composizione di miscele complesse di ossidi. Sviluppo di tecniche di calcolo e applicazioni software (programma ASPO). Utilizzo di tale tecnica per lo studio di reazioni allo stato solido. Analisi di fase, determinazione delle costanti di cella.
Modellizzazione e simulazione di solidi con tecniche di chimica computazionale (Software CERIUS2 della Molecular Simulations).
Progettazione di software per supporto del laboratorio chimico-fisico (gestione apparecchiature, acquisizione ed elaborazione dati) in ambienti ASYST e LABVIEW.
Analisi di immagine: applicazione delle tecniche di analisi di immagine per la caratterizzazione quantitativa della microstruttura di materiali ceramici; tecniche automatizzate di misura delle tensioni superficiali in tempo reale (programma ASTRA).
Preparazione e caratterizzazione metallografica per mezzo di microscopia ottica ed elettronica a scansione di materiali ceramici e metallici Simulazione ed ottimizzazione di processi tradizionali per la preparazione di materiali ceramici (operazioni unitarie: miscelazione, atomizzazione, calcinazione, formatura con pressa isostatica fino a 2500 bar, sinterizzazione etc.).
Analisi delle superfici con microscopia a Forza Atomica.
Tecniche preparative inorganiche su scala di laboratorio; in particolare: preparazione di polveri ceramiche per sintesi in soluzioni acquose (LTAS).
Misura delle tensioni superficiali liquido-gas e di quelle interfacciali liquido-liquido e liquido-solido con i seguenti metodi:
· Sessile drop
· Pendant drop
· Pressure derivative (*)
· Maximum bubble pressure
· Du Noüy ring
· Dihedral angles (*)
Misura delle cinetiche di adsorbimento con i seguenti metodi:
· Expanded drop (*)
· Sessile drop
· Pendant drop.
[I metodi contrassegnati con * sono stati progettati ex novo o perfezionati nell'Istituto].
Misura della densità di leghe metalliche ad alta temperatura.
Misura di angoli di contatto e di reattività interfacciale in sistemi metallo-ceramico.
Progettazione, sviluppo ed esecuzione di metodologie di misura di proprietà di interfaccia di sistemi immiscibili sia metallici, sia acquosi/organici in condizioni di microgravità (sperimentazione su razzi-sonda e su satelliti artificiali).

Sede di Milano

Le competenze della Sezione di Milano sono relative ai materiali metallici per applicazioni avanzate in condizioni particolari di temperatura, sollecitazione ed ambiente, materiali intelligenti, diagnostiche di combustione, materiali e tecnologie per applicazioni spaziali e trasformazione di tecnologie marine inquinanti in tecnologie ecocompatibili. Le competenze principali sono quindi nel settore della fatica, del creep e della velocità di avanzamento di cricca nei materiali metallici e nella preparazione di leghe speciali mediante fusione e deformazione plastica nel settore dei materiali, delle diagnostiche laser per la combustione, nei materiali per applicazioni spaziali ed in taluni aspetti dell'elettrochimica applicata.
Ad esse si sono nel tempo affiancate altre competenze: problemi concernenti l'amianto, suo smaltimento e sua sostituzione con materiali sostitutivi, quali ad esempio le fibre di basalto; resistenza a fatica di cavi per taglio di materiali lapidei; inoltre, la Sezione è attualmente in grado di rilevare la eventuale presenza di amianto in materiali lapidei; competenze nel campo della caratterizzazione strutturale sono quelle relative alla strutturistica quali: microscopia elettronica a trasmissione e scansione, microanalisi, diffrattometria a raggi X, nonché la recente "electron back-scatter diffraction analysis (EBSD)".