Brevettata dal Politecnico di Milano una nuova molecola in grado di attaccarsi stabilmente alle diverse forme del carbonio che danno rinforzo meccanico, conducibilità elettrica e termica (nerofumo, grafite, nanotubi, grafene) rendendole disperdibili in ambienti polari come l’acqua, ma anche in solventi a basso impatto ambientale e in polimeri di diversa natura, senza comprometterne la tradizionale compatibilità con le matrici apolari. La preparazione della molecola è molto semplice: non richiede solventi o catalizzatori e vede l’acqua come unico co-prodotto. La resa è molto alta, almeno il 95%, e assicura un’efficienza atomica di più dell’80%. La base di partenza è il serinolo, un derivato della glicerina, disponibile anche in natura.
Caratteristica chiave della molecola è la sua natura bifronte, che le consente di essere solubile in acqua, ma anche di interagire stabilmente con sostanze a base di solo carbonio. Nella pur semplice molecola sono inoltre contenuti gruppi funzionali in grado di dar vita a svariate reazioni di polimerizzazione. Vengono così ottenuti polimeri innovativi, per esempio poliuretani, ideali come leganti delle cariche nere in materiali compositi dalle proprietà avanzate.
La novità
Il grande vantaggio dell’invenzione del Politecnico è che basta una semplice miscelazione per ottenere addotti stabili con una qualsiasi delle forme sopra citate del carbonio, evitando le reazioni chimiche oggi necessarie, costose, a volte pericolose, condotte con agenti chimici invasivi. Ciò rende in particolare possibile un più facile utilizzo delle nanocariche carboniose, i nanotubi e il grafene, ultima frontiera della ricerca nel campo dei materiali con prestazioni avanzate.
Le applicazioni
Questa invenzione trova molte applicazioni. Nelle dispersioni per il trattamento delle superfici, soprattutto degli inchiostri, conferendo conducibilità elettrica a strati trasparenti, anche invisibili grazie alla piccola quantità di sostanze carboniose. Nei materiali compositi polimerici sia termoplastici che elastomerici, che vedono un drastico miglioramento di proprietà meccaniche, conducibilità elettrica, resistenza termica e resistenza alla fiamma, grazie alla migliore dispersione e all’intima interazione delle cariche nere con la matrice.
È importante sottolineare che l’adesione delle cariche nere alla matrice polimerica consente l’utilizzo del materiale composito anche per sfidanti applicazioni dinamico-meccaniche quali quelle in mescole per pneumatici.
Inoltre la stabile interazione delle nanocariche con le matrici polimeriche è fondamentale per prevenirne la dispersione nell’ambiente, prevenendo le problematiche a essa collegate.
Grazie a questa invenzione, è possibile lavorare non solo per migliorare le prestazioni dei materiali esistenti, ma per promuovere l’ottenimento di nuove generazioni di materiali e di prestazioni.
Didascalia immagine: struttura della molecola ideata dal Politecnico di Milano
