Riassunto analitico
L’obiettivo del progetto di tesi è quello di valutare se, la realizzazione di superfici super idro/olefobiche od omnifobiche, possano rimpiazzare la teflonatura realizzata sulle piastre saldanti per la fabbricazione di infissi in polivinilcloruro.
Il focus della ricerca è quindi basato sul concetto di aderenza, fenomeno per cui due oggetti posti a contatto si attraggono ed hanno la tendenza a rimanere uniti. In generale, affinché due corpi macroscopici aderiscano con una intensità apprezzabile è necessario che si stabilisca un contatto a livello microscopico; tale contatto intimo è quello che si verifica durante il processo di saldatura.
In questo contesto è fondamentale introdurre il lavoro termodinamico di adesione, ovvero il lavoro per unità di superficie richiesto per separare in maniera reversibile due oggetti. Immaginando dunque il pvc come un liquido avente una tensione superficiale di 40 mN/m, tale lavoro, grazie all’equazione di Young-Dupré, può essere espresso attraverso l’angolo di contatto termodinamico. Tenendo conto, inoltre, del coefficiente di spargimento, è facile dimostrare come la bagnabilità di una superficie sia favorita da alte energie superficiali dei solidi e da basse tensioni superficiali dei liquidi. Poiché il potere adesivo è strettamente legato agli aspetti dinamici, una sola analisi statica non è sufficiente a caratterizzare le proprietà di bagnabilità della superficie trattata; motivo per cui è necessario introdurre i concetti relativi all’angolo di isteresi e di slittamento. Oltre a ciò, la teoria termodinamica si riferisce ad una superficie ideale (liscia, rigida e chimicamente omogenea) ma nella realtà è doveroso considerare l’influenza della rugosità sulle proprietà di bagnabilità dei materiali. Quest’ultima è stata teorizzata attraverso due modelli: quello di Wenzel, che presuppone che la rugosità non faccia altro che amplificare le proprietà intrinseche del substrato e quello di Cassie-Baxter, che presuppone che il liquido si adagi sui picchi del profilo rugoso, lasciando dell’aria intrappolata tra di essi. Adottando un metodo biomimetico, basato sull’analisi dei principali organismi viventi con eccezionali proprietà di bagnabilità (ali delle farfalle, zampe dei gechi, cuticole dei collemboli...), diversi ricercatori notarono la necessità di realizzare strutture rientranti per fabbricare superfici con interessanti proprietà antiaderenti, anticorrosive ed antighiaccio. Sulla base di tali studi, verranno mostrate differenti strategie per la realizzazione di superfici super idro/olefobiche ed omnifobiche. La prima, si basa sulla fabbricazione di campioni super-idrofobi, attraverso un approccio che prevede sia una modifica chimica che morfologica. Quest’ultima è stata eseguita mediante un laser al femtosecondo, strumento che consente, grazie alla durata ultracorta degli impulsi, di fabbricare strutture con una accuratezza non raggiungibile con i più economici laser al micro/nanosecondo. Quella chimica invece è ottenuta attraverso un trattamento termico, volto ad accelerare il fenomeno di adsorbimento dei composti organici presenti nell’aria. La seconda ha come scopo la fabbricazione di superfici super-olefobiche, al fine di repellere liquidi a bassa tensione superficiale. In questo caso, a seguito della testurizzazione laser, la riduzione dell’energia superficiale è ottenuta attraverso un reagente per-fluorurato. La terza è una versione migliorativa della precedente e si basa sulla realizzazione di una “armatura metallica” in grado di ospitare nanoparticelle di silice funzionalizzate. Infine, per superare i limiti associati alla stabilità del cuscinetto d’aria delle prime due proposte, è stata realizzata una superficie omnifobica, liquid like surface, basata sull’impiego di un polimero lineare.
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