Le celle solari a sensibilizzante organico, dette anche celle di Grätzel, sono dispositivi utilizzati per convertire direttamente la luce solare in energia elettrica. Nel 1991 O'Regan e Grätzel realizzarono i primi prototipi per questa tecnologia con buona efficienza utilizzando materiali meno pregiati e costosi del silicio monocristallino.   Le DSSCs (Dye Sensitized Solar Cells) sono costituite da multistrati di materiali a "band gap" selezionato che permettono l'assorbimento dei fotoni e la ...

Lo YAG YAG (Y3Al5O12) policristallino drogato con elementi delle terre rare (REE) è un materiale funzionale strategico come sorgente laser per laser allo stato solido di alta potenza pompati a diodi (DPLSSL). Rispetto ai cristalli singoli generalmente utilizzati, i ceramici YAG trasparenti possono dare origine a nuove applicazioni laser in quanto: 1. Possono contenere più elevati tenori di drogaggio 2. Sono più veloci da produrre 3. Possono esse fabbricati anche in forme ...

La rigenerazione di tessuti connettivi duri quali ossa e denti è attivata dalla presenza di specifici segnali chimici e morfologici che inducono la formazione e organizzazione di nuovo osso. A questo proposito fasi di idrossiapatite che presentano composizione simile all'osso (cioè sostituzioni ioniche multiple come Mg2+, CO32-, Na+, K+, SiO44-, Sr2+), struttura nanometrica e basso ordine cristallino possono essere sintetizzate con metodi ad umido a temperatura ambiente. Queste nuove fasi ...

La rigenerazione di difetti ossei critici richiede l'impianto di scaffold porosi in grado di scambiare segnali chmici, morfologici e meccanici con le cellule così da attivare la formazione di nuovo osso e la colonizzazione dell'intero scaffold. La dimensione e la morfologia dei pori deve essere progettata per consentire la penetrazione dell'osso e la formazione di una rete vascolare in grado di sostenere il metabolismo osseo. La resistenza meccanica degli scaffolds deve essere sufficiente a ...

L'idrossiapatite (HA: Ca10(PO4)6(OH)2) è un biomateriale di largo uso nella riparazione e rigenerazione di difetti ossei; l'HA è anche riconosciuta come un materiale molto interessante per la purificazione dell'ambiente, grazie alla sua abilità di assorbire facilmente una varietà di composti inorganici e di sostanze organiche come proteine e batteri. A questo proposito specifiche sostituzioni ioniche nel reticolo dell'HA possono attivare specifiche funzionalità che consentono una grande ...

Nanofasi di idrossiapatite bioattiva che esibiscono intrinseco superparamagnetismo, progettate per agire come nuovi sistemi di rilascio in grado di rispondere agli stimoli oppure per favorire l'homing delle cellule e la colonizzazione di scaffold ossei e osteocondrali così da migliorare I processi di rigenerazione tissutale. Il recente sviluppo di nanoparticelle di idrossiapatite superparamagnetica (Fe-HA) è stato ottenuto mediante sostituzione controllata di ioni calcio con ioni Fe2+/3+, con ...

Matrici polimeriche a base di collagene sono sviluppate per la rigenerazione di tessuti molli quali il muscolo cardiaco, tendini/legamenti, menisco ed organi endocrini (timo, tiroide). Vengono applicati processi biologicamente ispirati di auto-assemblaggio e auto-organizzazione indotti da variazioni di pH a blends polimerici naturali e bio-erodibili (collagene, cellulosa, alginato, chitosano, PLLA, PCL, PGA, PEG) per ottenere costrutti 2-D e 3-D con elevata mimesi del tessuto stromale. Vengono ...

Le membrane di separazione sono dispositivi elettrochimici che permettono la separazione di specifici componenti provenienti da una corrente gassosa ad alte temperature (500-800°C). Sulla base dei materiali considerati questi sistemi possono essere classificati come: Membrane per la separazione di ossigeno; Membrane per la separazione di idrogeno. Questi dispositivi sono sostanzialmente dei doppi strati ceramici o ceramico-metallici costituiti da un elemento supportante ed uno attivo. Le ...

Le allergie alimentari possono provocare molteplici reazioni cliniche tra le quali la più grave è l'anafilassi che, associata a problemi respiratori e/o cardiovascolari, può condurre fino alla morte. Le allergie agli alimenti sono diffuse nell'1-2% degli adulti e fino all'8% nei bambini, costituiscono un grave problema per la sanità pubblica in Europa dove gia colpiscono 15 milioni di persone con una incidenza registrata in continuo aumento. Il "prick test" cutaneo è il più comune test ...

Introduzione di pigmenti ceramici inorganici in formulazioni geopolimeriche ottenute da metacaolino e soluzioni alcaline. Ottenimento di materiali amorfi colorati con caratteristiche di resistenza meccanica e all'ambiente in grado di consentirne l'utilizzo nel campo dei beni culturali. Attualmente sono state realizzate briquettes di vari colori da cui ricavare piccole tessere per integrazioni durante lavori di restauro musivo. Non si esclude l'uso di questi materiali per la realizzazione di ...

Il focus scaturisce dalla attività di ricerca volta alla caratterizzazione di materiali di varia origine per la cattura di CO2. Le tecnologie attuali devono essere migliorate per raggiungere un limitato impatto ambientale e un'alta sostenibilità (emissioni zero), mitigando l'impatto dell'energia fossile sull'inquinamento e l'effetto serra. Quando i sorbenti solidi di CO2 sono utilizzati in forma granulare o strutturati 3D, un'alta area superficiale e una ben sviluppata porosità aperta sono i ...

Sono stati realizzati vasi compositi in lana proveniente da cascami di scarto e geopolimero, come alternativa a quelli di torba comunemente utilizzati nei vivai. Dopo aver monitorato la crescita e la vegetazione di piante e semi sono stati studiati per un periodo di 6 settimane, i primi risultati hanno evidenziato che i vasi in lana e geopolimero promuovono la crescita dei semi in confronto a quelli di torba. L'ambiente alcalino del geopolimero è infatti in grado di degradare parzialmente la ...

Il solare termodinamico è una tecnologia per la produzione di energia sicura, sostenibile e a basso costo. Attualmente, la massima temperatura di esercizio di un impianto solare è minore di 800 K, a causa del rapido degrado dei suoi componenti. D'altra parte, l'efficienza degli impianti termici aumenta rapidamente al crescere delle temperature di esercizio e la sfida tecnologica dei sistemi attuali è quella di rendere stabile il ricevitore fino ad alta temperatura in modo da aumentare ...

L'attività ISTEC è principalmente rivolta allo studio e ottimizzazione di quei processi ceramici affidabili e facilmente industrializzabili che consentano l'ottenimento dei dispositivi sopracitati in modo economicamente vantaggioso e il più possibile eco-compatibile. Sfruttando quindi tecniche già note all'industria ceramica tradizionale come: colaggio su nastro, pressatura, serigrafia, spruzzo atmosferico, ISTEC lavora all'ottimizzazione del ciclo di produzione di SOFC delle tre ...

I propulsori di ultima generazione necessitano requisiti sempre più stringenti, in termini di resistenza a temperatura e pressione, per aumentare le prestazioni di combistione. I materiali a base di carburi dei metalli di transizione del IV e V gruppo, come zirconio, afnio e tantalio, costituiscono sistemi promettenti per queste applicazioni, poichè combinano le proprietà chimico-fisiche tipiche dei ceramici a quelle elettroniche tipiche dei metalli: elevati punti di fusione (>3900°C), alta ...

La realizzazione di manufatti ceramici ad alta efficienza oltre che a tecnologie di produzione accuratamente studiate, dipende fortemente dalle caratteristiche chimico-fisiche delle polveri di partenza utilizzate. Presso l'ISTEC sono stati implementati metodi di sintesi convenzionali applicando innovati sistemi di riscaldamento (es. microonde, infrarossi) per la produzione di particelle a base di ceria ad elevata reattività chimico-fisica e massimo controllo di purezza e morfologia (Figura). ...

Le batterie ZEBRA (Zero Emission Battery Research Activities), grazie all'elevata densità di energia e potenza, costituiscono una delle migliori soluzioni alla moderna richiesta di accumulo energetico per l'uso stazionario e alla domanda di mobilità sostenibile con le auto elettriche ed ibride. Questi sistemi sono costituiti da celle nickel-sodio cloruro, operanti ad alta temperatura (circa 270°C-350 °C), racchiuse in un contenitore termico ed utilizzano un tubo ceramico o una membrana ...

Il campo di applicazione potenziale della ceramica porosa è in costante aumento; la porosità è una proprietà funzionale, e le ceramiche con porosità 3D aperta e interconnessa vengono opportunamente progettate per una applicazione specifica. Freeze casting a base acquosa, o "ice-templating", è una nuova tecnica per fabbricare strutture porose 3D con i pori principali orientati unidirezionalmente, con conseguente struttura lamellare. In dettaglio, la porosità finale assomiglia ai cristalli ...

Valutazione biocompatibilità e biofunzionalità di materiali e dispositivi in relazione alla loro capacità rigenerativa di differenti organi e tessuti umani in risposta a danni causati da traumi e/o malattie degenerative (osteoartrosi, osteoporosi, etc.). Un'innovativa linea di ricerca è dedicata a materiali magnetici, alla possibilità di utilizzare nuove particelle a base di idrossiapatite intrinsicamente magnetica (brevettata dal nostro laboratorio) per magnetizzare le cellule e guidarle ...

Anche il Dipartimento di progettazione molecolare del Cnr contribuisce, con progetti condotti dall'Istituto di cristallografia di Roma, allo studio delle possibili alterazioni dello stato di salute degli equipaggi coinvolti nella missione spaziale simulata e nel volo verso la Stazione spaziale internazionale, previsto ad aprile 2011 Si arricchisce di un altro importante tassello il contributo che il Consiglio nazionale delle ricerche svolge a supporto della missione 'Mars 500', l'esperimento ...

Nonostante i materiali UHTC possano raggiungere valori di resistenza alla flessione fino a 1 GPa, la tenacità alla frattura e allo shock termico rappresentano ancora due tra i maggiori ostacoli nell'utilizzo di questi ceramici in campo aerospaziale o in ambienti altamente aggressivi. Per fare fronte a queste esigenze, sono stati implementati nuovi metodi di produzione per introdurre nei materiali UHTC elementi di rinforzo, come fibre di C o SiC. Per quanto riguarda l'aggiunta di fibre corte, la ...

La caratterizzazione dei ceramici a livello nanometrico è di importanza fondamentale, specialmente quando le interfacce tra due fasi diverse determinano il successo e l'efficacia di meccanismi di tenacizzazione. In questo contesto, l'attività di caratterizzazione microstrutturale mediante microscopia a trasmissione elettronica (TEM), abbinata ad altre tecniche analitiche come la diffrazione elettronica, la spettroscopia a dispersione di energia (EDS) e la spettroscopia a perdita di energia ...

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 ...

Le celle solari fotovoltaiche sono utilizzare per convertire direttamente la luce solare in energia elettrica. Nel 1991 O'Regan e Gratzel hanno realizzato prototipi di celle solari con buona efficienza utilizzando materiali meno pregiati e costosi del silicio monocristallino. Le DSSC (Dye Sensitized Solar Cell) sono costituite da multistrati di materiali a band gap selezionato che permettono l'assorbimento dei fotoni e la loro trasformazione in energia elettrica. Il gruppo di lavoro sui ...

In vari settori dell'industria energetica e dei trasporti si fa sempre più pressante la necessità di componenti di forme complesse (turbine, rotori, giunti, pale etc..) in grado di resistere a sollecitazioni termiche e di attrito severe pur presentando tolleranze dimensionali stringenti. In questo campo i materiali ceramici possono essere efficacemente utilizzati a patto si trovino tecnologie di formatura semplici ed economiche per la loro produzione. In questa ottica, il gel-casting ...

I polimeri semicristallini hanno una struttura multifasica metastabile, che si forma in una competizione cinetica tra i processi di cristallizzazione e vetrificazione che avvengono durante il processing dal fuso. I primi studi sui polimeri semicristallini avevano portato ad una descrizione della loro struttura sulla base di un modello bifasico, in cui le due fasi, una cristallina ed una amorfa, sono caratterizzate da dimensioni nanometriche almeno in una direzione. Studi più recenti hanno ...

I rivestimenti PVD stanno progressivamente sostituendo le metodologie tradizionali basate su deposizione elettrolitica. In questa continua evoluzione si inseriscono i rivestimenti nanostrutturati, in cui il film è formato da un sistema bifasico con una microstruttura progettata per impedire formazione, movimento e crescita di dislocazioni e microfratture. Grazie al sistema bifasico, formato da nanocristalli di un materiale duro con dimensioni di ca. 10 nm incassati nella matrice, si ottiene un ...

E' stato sviluppato un processo di trasformazione in cinque steps per ottenere sostituti ossei in idrossiapatite a partire da sostanze lignee naturali, mantenendo la loro originale struttura porosa. Lo scopo di questa attività riguarda lo sviluppo di sostituti ossei bioattivi in grado di esibire una morfologia estremamente complessa, simile a quella tipica dell'osso corticale, impossibile da riprodurre anche con le più avanzate tecnologie tuttora disponibili. L' ottenimento di morfologie ...

Sono stati ottenuti materiali a base di idrossiapatite (HA) rinforzata con silicati di calcio bioattivi. Lo scopo di questa attività è nello sviluppo di sostituti ossei caratterizzati da proprietà meccaniche tali da sopportare in vivo il carico biomeccanico dopo impianto, minimizzando il ricorso alla fissazione esterna della protesi, con notevoli vantaggi da un punto di vista clinico, economico e del benessere del paziente. I materiali compositi sono stati ottenuti mediante tecniche di ...

L'organizzazione della porosità micro-ultramacro, pur avendo un generale carattere anisotropo (lunghi canali interconnesi da micro e macro pori) avviene secondo gerarchie diverse in funzione della tipologia della sospensione di partenza: concentrazione della fase solida e sue caratteristiche compositive, chimico-fisico-morfologiche e di solubilità, in quanto influiscono sulla stabilità della sospensione e sul processo di congelamento. Apatiti o altri calcio fosfati, diversamente ...