L'utilizzo di particelle ceramiche a base ossidica, spesso multicomponenti, con elevata reattività chimico-fisica e massimo controllo della purezza, richiede lo sviluppo di tecniche di sintesi chimiche a partire da soluzioni dei cationi precursori. I processi sono basati sull'idrolisi forzata in acqua o in mezzi organici dei cationi precursori, seguita da condensazione e formazione di cluster nanometrici di ossidi o idrossidi metallici (nucleazione). I parametri delle sintesi vengono accuratamente definiti allo scopo di produrre, nella maggior parte dei casi, una distribuzione monomodale di nano particelle organizzate in aggregati porosi e reversibili. Il grado di cristallinità della fase solida prodotta viene incrementato attraverso trattamenti termici successivi (calcinazione). All'ISTEC vengono prodotte varie polveri a base ossidica con tecniche quali: sol-gel, precipitazione in acqua o in mezzi glicolici, sintesi via-polioli, con l'ausilio o meno del riscaldamento a microonde. Alle tecniche tradizionali di sintesi di nano-ossidi in soluzione sono accoppiabili tecniche di rimozione istantanea del solvente come lo spray-drying da soluzioni o la combustione diretta dei gel prodotti (sol-gel combustion), che favoriscono la produzione di aggregati mesoporosi di nano particelle. Il controllo dei fenomeni di accrescimento e aggregazione delle nano particelle prodotte è un obbiettivo cruciale a causa della loro elevata energia superficiale. L'utilizzo di agenti cappanti modifica il chimismo superficiale delle polveri incrementando la barriera di repulsione elettro-sterica tra le particelle. La carica e il chimismo superficiale delle particelle funzionalizzate viene controllato tramite la misura del potenziale zeta con una tecnica elettrocinetica (Acoustozier). L'evoluzione dei fenomeni di aggregazione che avvengono in sospensione viene rilevata attraverso misure del diametro medio delle particelle effettuate con una tecnica di dynamic light scattering (DLS). L'elevata reattività superficiale dei nano-ossidi prodotti li rende materiali potenzialmente utilizzabili come polveri (processi catalitici, componenti ceramici di nano-compositi o nano fluidi) o come precursori nei processi di produzione di materiali multicomponente o materiali densi a basse temperature
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