RETI di LABORATORI - [Nuovi Materiali] TESSILE

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RETI di LABORATORI - [Nuovi Materiali] TESSILE

  1. 1. Laboratorio di tecnologie di modificazione superficiale di fibre naturali per il rilancio del settore tessile in Puglia (cod. 56) Coordinatore scientifico Alessandro Sannino Università del Salento
  2. 2. Le unità di ricerca Unità di ricerca Responsabile Dipartimento di Ingegneria dell’Innovazione, Università del Salento Prof. A. Sannino Dipartimento Interateneo di Fisica, Università degli Studi di bari «Aldo Moro» Prof. A. Valentini Dipartimento di Chimica, Università degli Studi di bari «Aldo Moro» Prof. N. Cioffi
  3. 3. Obiettivo della Rete La Rete offre alle aziende tessili del mondo produttivo regionale competenze e servizi finalizzati all’innovazione di prodotto e di processo. In particolare si propone di sviluppare supporti tessili a base di fibre naturali (es. cotone, lino, lana), con proprietà innovative che li rendano appetibili e competitivi sul mercato internazionale (es. tessuti con proprietà antibatteriche, antiusura, antimacchia, idrorepellente, ecc.). Settori di impatto Tessile Manifatturiero Biomedicale Arredamento Trasporti Medico-ospedaliero
  4. 4. Domanda di innovazione del sistema produttivo • il settore tessile in Puglia ha subito negli ultimi anni una contrazione di oltre il 70% a seguito della concorrenza con la Cina. La creazione di una rete di laboratori altamente tecnologici, radicati nel territorio, risulta strategica come attività di supporto all’attività di ricerca e sviluppo delle aziende tessili pugliesi storicamente caratterizzate da bassa innovazione tecnologica e rivolte soprattutto alla produzione conto terzi di capi a basso costo. Le ricadute sulla filiera produttiva del settore tessile possono essere rappresentate dall’innovazione dei materiali e delle tecnologie già esistenti, che richiamino l’attenzione sul territorio di multinazionali del settore. Offerta tecnologica della Rete • La Rete offre alle aziende tessili e a quelle di altri settori del mondo produttivo regionale competenze e servizi finalizzati all’innovazione di prodotto e di processo. In particolare si propone di sviluppare supporti tessili con proprietà innovative che li rendano appetibili e competitivi sul mercato internazionale. • La Rete offre consulenze e servizi che spaziano dalla modificazione ed analisi superficiale (morfologica e chimica) di fibre e tessuti, alla caratterizzazione meccanica dei tessuti, alle tecnologie di processo ed allo scale-up industriale dei processi di funzionalizzazione messi a punto in laboratorio.
  5. 5. Le attività svolte al 31/12/2013 Attività/progetto/servizio 1. PON01_02210 ammesso all’agevolazione con Decreto MIUR del 10 Giugno 2011 (Prot. n. 6381) Titolo del progetto: “Silver-Tecnologie e trattamenti nano-antimicrobici per la modifica controllata di prodotti tessili, ed altri beni” Risultati raggiunti Ricadute industriali • Sviluppo di materiali innovativi (pelli, similpelli, filtri e materassi) ottenuti mediante trattamenti atti a modificarne le proprietà di superficie. Altri risultati • Pubblicazioni • Caratterizzazione dei materiali • Test e procedure di analisi Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto Tecnofibre S.r.l. Telefonico/e-mail/meeting elevata Me.res S.r.l. Telefonico/e-mail/meeting elevata
  6. 6. Le attività svolte al 31/12/2013 Attività/progetto/servizio 2. Denominazione/Acronimo: PON01_00074 ammesso all’agevolazione con Decreto MIUR del 10 Giugno 2011 Titolo del progetto: “DIATEME Dispositivi ad alto contenuto tecnologico per il settore biomedicale” Risultati raggiunti Ricadute industriali • Sviluppo di nuovi dispositivi per il settore biomedicale (Es. medicazioni innovative) Altri risultati • Caratterizzazione dei materiali • Test e procedure di analisi Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto Medivis S.r.l. Telefonico/e-mail/meeting buona GVS Sud S.r.l. Telefonico/e-mail/meeting elevata L.M. Euromedical S.p.A. Telefonico/e-mail/meeting buona Laboratori Plants Telefonico/e-mail/meeting buona
  7. 7. Immagini (fotodellestrumentazionie/odiprototipi,impiantipilotadisponibilic/o Unisalento) Sistema di deposizione di argento antibatterico sito presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Innovazione dell’Università del Salento e reso disponibile per le esigenze e i servizi della rete. Impianto al plasma per la funzionalizzazione di superfici, sito presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Innovazione dell’Università del Salento e acquisito nell’ambito della Rete di Laboratori #56
  8. 8. Immagini (fotodellestrumentazionie/odiprototipi,impiantipilotadisponibilic/o Unisalento) Foto dell’accessorio EDX acquisito nell’ambito della Rete di Laboratori #56. Probe per spettroscopia NMR acquisito nell’ambito della Rete di Laboratori #56.
  9. 9. Immagini (fotodellestrumentazionie/odiprototipi,impiantipilotadisponibilic/o Unisalento) Foto dello spetttrofotometro FT-IR Raman nell’ambito della Rete di Laboratori #56.
  10. 10. Immagini (fotodellestrumentazionieprocessiresidisponibilic/oUniba) schema di processo, Impianto di deposizione IBS ed immagine del fascio ionico emesso dalla sorgente IBS che incide sul bersaglio costituito dal materiale che si vuole depositare. immagine di una delle strumentazioni disponibili per l’elettro-produzione di nanocolloidi bioattivi, schema del processo e struttura core-shell delle nanostrutture disponibili
  11. 11. Immagini (fotodellestrumentazioni acquisiteedisponibilic/oUniba) Foto del microscopio elettronico in trasmissione (TEM) TECNAI T12 della FEI, operante a 120 kV acquisito nell’ambito della Rete di Laboratori #56
  12. 12. Deposizione di argento antibatterico Le attuali fibre antibatteriche vengono prodotte partendo da argento metallico mescolato all’interno del mix di estrusione 1. Solo l’argento presente sulla superficie è efficace Nuova Tecnologia Brevettata Attuale Tecnologia 2. Alti costi di produzione e ridotto effetto antibatterico • Sannino et al. “Trattamenti funzionali antibatterici su materiali di origine naturale o sintetica ottenuti tramite deposizione di cluster di argento prevalentemente metallico”. LE2004A000010, (7/7/2004) • Sannino et al. “Deposizione di nanocluster d'argento su materiale polimerico con proprietà antibatteriche”, BA2011A000058 (21/10/2011) • Sannino et al. “Antibacterial surface treatments based on Silver cluster deposition”, EP 1986499 A2, (05/11/2008) • Sannino et al. “Antibacterial surface treatments based on Silver cluster deposition”, US2009130181, (21/05/2009)
  13. 13. Tecnologie di deposizione dell’argento FILATO H2O + ALCOOL + PRECURSORE DI ARGENTO FIBRA CORTA FOTORIDUZIONE UV t = 15 min. H2O + ALCOOL + PRECURSORE DI ARGENTO • Sannino et al “Engineering nanostructured silver coatings for antimicrobial applications” Nano-Antimicrobials - Progress and Prospects, Springer, 2012, Part 3, pp 313-336.
  14. 14. Immagini (fotodeiprodottietrattamentirealizzati) Test antibatterici effettuati con Escherichia coli su campioni di pelle naturale trattati con argento prima e dopo il test di abrasione TABER. Analisi SEM di substrato in pelle naturale trattato con argento antibatterico attraverso processo di foto-riduzione in situ di argento metallico. Non trattato Trattato Ag Trattato Ag e sottoposto a TABER test
  15. 15. Immagini (fotodeiprodottietrattamentirealizzati) Trattamento antibatterico dei sedili del nuovo treno FRECCIAROSSA per la prevenzione ed il controllo della trasmissione di malattie
  16. 16. Immagini (fotodeiprodottietrattamentirealizzati) Test antibatterici effettuati con Stafilococco aureo ed Escherichia coli su campioni di garza in cotone 100% trattati con argento. Analisi SEM di una garza in cotone 100% trattata con argento antibatterico attraverso processo di foto-riduzione in situ di argento metallico. Non trattato Trattato Ag- S. aureus Trattato Ag- E. coli
  17. 17. Immagini (fotodeiprodottietrattamentirealizzati) Test antibatterici effettuati con Stafilococco aureo ed Escherichia coli su campioni di lino trattati con argento. Analisi SEM di un tessuto in lino trattato con argento antibatterico attraverso processo di foto-riduzione in situ di argento metallico. Non trattato Trattato Ag- S. aureus Trattato Ag- E. coli
  18. 18. Immagini (fotodiprototipieprodottidisponibilic/oUnisalento) Pelle naturale trattata con argento Garze in cotone trattate con argento Lino trattato con argento
  19. 19. Elettrosintesi di nanoparticelle a struttura core-shell per la modifica controllata di beni e prodotti semilavorati M. Reetz, W. Helbig. 1994. J. Am. Chem. Soc. 116, 7401. N. Cioffi, L. Torsi, L. Sabbatini, P. G. Zambonin, T. Bleve-Zacheo. 2000. J. Electroanal. Chem. 488, 42. N. Cioffi, N. Ditaranto, L. Torsi, L. Sabbatini. 2009. “Metallic Nanomaterials”, chapter 1, C. Kumar ed. Wiley-VCH. N. Cioffi, N. Ditaranto, L. Sabbatini, L. Torsi, P.G. Zambonin, “Nanomaterials for metal controlled release and process for their production” EP 2123797A1, Date of publication: 25.11.2009 N. Cioffi, N. Ditaranto, L. Sabbatini, G. Tantillo, L. Torsi, P.G. Zambonin: “Bioactive metal nanomaterials stabilized by bioactive agents and preparation process” EP 2157211A1, Date of publication: 24.02.2010 . Prof.N.Cioffi
  20. 20. F *CF2 *CF2 F CF3 *CF2 F Ion Beam Sputtering 1 - Target 4 - Porta substrati 2 - Sorgenti ioniche 5 - Microbilancia 3 - Neutralizzatori 6 - Unità di pompaggio Prof.A.Valentini Film CARATTERISTICHE E PECULIARITA’ DEI NANOANTIMICROBICI PRODOTTI PER…
  21. 21. Film fluoropolimerico ottenuto per Ion Beam Sputtering Prof.A.Valentini CFx Goccia d’acqua su tessuto trattato con film di fluoropolimerico Teflon-like depotitato per IBS (149±4)° (IDROFOBICO) (IDROFILICO)
  22. 22. Argento/CFx Ossido di Zinco/CFx Prof.A.Valentini 5% Ag 10% Ag 15% Ag 25% Ag10% ZnO 5% ZnO Dispersioni di nanoparticelle di materiale antimicrobico in matrice polimerica (Teflon-like) ottenute per Ion Beam Sputtering Immagini ottenute c/o UniBari con il TEM (Microscopio Elettronico in Trasmissione) Le parti più scure sono le nanoparticelle
  23. 23. 5 nm bulk surface Le nanoparticelle sono distribuite in modo uniforme nella matrice polimerica in tutto lo spessore del film Prof.A.Valentini Lo strato superficiale si presenta con un più basso contenuto di nanoparticelle e con carattere prevalentemente polimerico (idrofobico), che evita il rischio di contatto diretto delle nanoparticelle con il corpo umano Composito
  24. 24. Nanoparticelle di Rame disperse in matrice polimerica Teflon-like d=2.1 0.6 nm % in volume di nanoparticelle Saccharomyce s Cerevisiae Staphylococcus Aureus Escherichia Coli Lysteria Control (0)  3107 28107 79107 14107 0.05  3107 76106 68107 2105 0.15  3107 0 1105 3105 0.25 0 0 0 0 Risultati Test antibatterici Prof.A.Valentini Immagine ottenuta c/o UniBari con il TEM Microscopio Elettronico in Trasmissione
  25. 25. 0 10 20 30 40 50 60 70 0 10 20 30 40 50 60 70 CurrentDensity(mA/Cm 2 ) Probe Position (Cm) 120 sccm 80 sccm 40 sccm Prof.A.Valentini Scale-up industriale del processo IBS Profilo di uniformità della corrente del fascio lungo l’asse x Fascio ionico 70x20 cm2 x Y x 0 70 cm Impianto Roll-to-Roll
  26. 26. Immagini (fotodeiprodottietrattamentirealizzati) Immagini acquisite al microscopio TEM di nanocolloidi di ZnO (nanosfere, nanofili, nanostelle) elettroprodotti in sospensione acquosa eco-compatibile. Al variare delle condizioni sperimentali si ottengono diverse morfologie e dimensioni delle nanostrutture. I colloidi sono impiegati per l’impregnamento controllato di vari substrati e prodotti, sia finiti che a stadio intermedio di lavorazione. Sono disponibili analoghi nanocolloidi a base di Cu o Ag Immagini acquisite al microscopio TEM di coating compositi prodotti per Ion Beam Sputtering contenenti nanoparticelle di Ag finemente disperse in fluoropolimero. I film sono impiegati per il trattamento controllato di vari substrati e prodotti finiti. Sono disponibili analoghi coating a base di Cu o ZnO, in fluoropolimero.
  27. 27. Tessili antimicrobici ottenuti per impregnazione del prodotto finito Textile + % Cu % C % O % N % Cl solvents - - 77.7 21.3 0.9 0.1 Cu-NPs sample #1 0.2 75.1 23.7 0.8 0.2 Cu-NPs sample #2 0.3 80.0 17.1 1.7 0.9 Cu-NPs sample #3 1.6 84.2 9.9 2.2 2.1 bulk Cu concentration surface Cu concentration Prof.N.Cioffi Immagini (fotodiprototipieprodottidisponibilic/oUniBari)
  28. 28. Imbottiture poliuretaniche, pelli, similpelli e filtri resi antibatterici per impregnazione del prodotto finito con nanocolloidi di rame, senza causare alterazioni cromatiche evidenti Prof.N.Cioffi Immagini (fotodiprototipieprodottidisponibilic/oUniBari)
  29. 29. Materiali per esplorazione spaziale trattati con nanoantimicrobici a base di rame a sx il materiale trattato, a dx il campione di controllo, non trattao Prof.N.Cioffi Immagini (fotodiprototipieprodottidisponibilic/oUniBari)
  30. 30. Attività promozionali svolte 1. DIVULGAZIONE DELLE ATTIVITA’ CONNESSE ALLA RETE • ┤18/11/2013; Il Sole 24 Ore, inserto Eventi, veicolazione SUD, anno 6, numero 65, pagina 3: • “Le Nanotecnologie per Materiali Innovativi”. Pubbliredazionale con menzione della Rete di Laboratori #56 come origine dei successivi progetti PON finanziati • ┤4/7/2013; Nicola Cioffi, Brindisi, ENEA, seminario: • “Nanomateriali a base di metalli di transizione. Elettrosintesi, Caratterizzazione, Applicazioni” • ┤4/10/2012; Nicola Cioffi, Roma, Società Chimica Italiana, Divisione di Chimica Analitica, Scuola Nazionale di Chimca Analitica per Dottorandi 2012, lezione: • “Nanotecnologie e Nanomateriali in Chimica Analitica: nanoanalisi vs analisi di nanostrutture, con casi di studio ed applicazioni” • ┤21/11/2011; Nicola Cioffi, Bari,Università di Bari, Accademia dei Lincei, 13ª Edizione delle GIORNATE LINCEE DELLA CHIMICA, seminario: • “Nanomateriali per le scienze della vita: un approccio interdisciplinare” Siti web della Rete: • http://www.uniba.it/ricerca/dipartimenti/fisica/notizie-avvisi/201creti-di-laboratori-pubblici-di-ricerca201d- codice-progetto-56 • http://www.chimica.uniba.it/ricerca/reti-di-laboratorio/rete-di-laboratori-cod-56
  31. 31. Attività programmate Accordo con la Cina per la costituzione di una Joint-Laboratory ITALIA- CINA sul tessile (scambi studenti, finanziamento borse di studio, scrittura progetti comuni, accesso a fondi di investimento Europei e Asiatici ecc ecc).
  32. 32. Contatti • Coordinatore scientifico: Prof. Alessandro Sannino, alessandro.sannino@unisalento.it • Responsabile scientifico di Unità (Dip. Fisica, UNIBA): Prof. Antonio Valentini, antonio.valentini@ba.infn.it • Responsabile scientifico di Unità (Dip. Chimica, Uniba): Prof. Nicola Cioffi, nicola.cioffi@uniba.it

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