Lo scopo del progetto è quello di produrre coatings nanoibridi, costituiti da polimeri organici con componenti inorganici nanoparticellari, per la protezione superfici porose dal degrado da agenti atmosferici e inquinanti e da atti vandalici come i graffiti. I coatings nanoibridi sono polimeri prodotti con tecniche analitiche innovative come la sintesi microfluidica, che coniuga alta resa e produzione secondo le regole della Green Chemistry, ottenendo prodotti in acqua (microemulsioni). Una volta applicati sui substrati porosi, i film risultanti presenteranno elevate proprietà di resistenza termica e meccanica, ma anche proprietà super-idrofobizzanti, self-cleaning e antimicrobici proteggendo le superfici porose esposte ad agenti atmosferici e inquinate. In particolare, si vogliono proteggere le superfici monumentali e di edifici civili pubblici e privati costituite da diversi materiali porosi come gli intonaci, mattoni, materiali lapidei come il travertino e le biocalcareniti. Questi materiali presentano diverse strutture porose e facilità a degradarsi quando esposti all'atmosfera, ma sono anche difficili da proteggere dagli atti vandalici, come i graffiti. Infatti, facilmente assorbono gli inchiostri e le vernici utilizzati per le scritte e i disegni nei graffiti. Per rimuoverli si richiede un'azione meccanica invasiva o l'uso di removers basati su solventi aggressivi. Dato l'alto impatto economico della rimozione dei graffiti, la diffusione di sistemi protettivi come i coatings nanoibridi contribuisce a controllare questo tipo di degrado antropico. I nanoibridi sono dei polimeri innovativi che rientrano nella definizione di Smart Materials. Le formulazioni proposte rappresentano un'innovazione nel settore dei coatings per l'edilizia civile e monumentale. I film nanoibridi possono diventare anche veicolanti per altre proprietà come quella dell'inibizione della cristallizzazione salina e la fotosensibilizzazione per l'abbattimento degli inquinanti atmosferici.
Il progetto si propone di definire nuovi sistemi nanoibridi che combinino sia la capacità di protezione dagli agenti atmosferici e inquinanti sia la capacità di proteggere dagli attacchi vandalici come i graffiti.
L'innovazione è nella natura combinata di sistemi nanoparticellari e polimerici organici che combinano le caratteristiche dei polimeri inorganici e quelli organici, migliorando la resistenza meccanica e termica nonché la resistenza chimica, ma anche la compatibilità su diversi supporti. Attualmente, i coatings sia protettivi che antigraffiti non si adattano a tutti i substrati, specialmente porosi. Ottenere un unico prodotto con caratteristiche di idrorepellenza che possa funzionare sia come protettivo delle superfici porose che come antigraffito e che possa essere applicato su superfici di diversa natura rappresenta sicuramente un vantaggio e un¿innovazione per la conservazione di monumenti e edifici storici.
I coatings ibridi potranno essere prodotti attraverso sistemi innovativi di sintesi come la sintesi microfluidica.
I dispositivi microfluidici usano micro-canali con un elevato rapporto superficie-volume che riduce i tempi di trasferimento di massa e calore, consentendo riscaldamento e raffreddamento rapidi e controllati, assieme ad un controllo accurato della concentrazione e della temperatura. L'uso della microfluidica consente la produzione di particelle, goccioline, bolle, schiume ed emulsioni monodisperse, con un controllo preciso delle dimensioni e della composizione.
Il processo di produzione può dunque essere ottimizzato per una futura commercializzazione dei prodotti ottenuti, permettendo di realizzare diversi prodotti da diverse particelle e controllando la crescita della catena polimerica organica su di essa.
L'innovazione dei prodotti proposti risiede anche nella sostenibilità dei processi proponendo sintesi che rispettino il più possibile le indicazione della Green Chemistry e della Green Engineering, tenendo conto della produzione di sistemi polimerici eco-compatibili e rispettosi sia dell'ambiente che delle persone che entrino in contatto con questi materiali, sia come produttori che come utilizzatori.
Inoltre, si propone un sistema polimerico che riduca l'utilizzo di solventi per la rimozione degli antigraffiti, ma che nel tempo mantenga le sue proprietà senza richiedere nuove applicazione, riducendo così costi di applicazione che di rimozione degli antigraffiti.
La messa a punto di sistemi ibridi di questo tipo permetterà poi di studiare altre caratteristiche utilizzando i sistemi polimeri prodotti come polimero base dove aggiungere altri sistemi che possano rendere i coatings prodotti smart film. In particolare si vedrà la compatibillità con sistemi inibitori già studiati dal gruppo di ricerca e brevettati (Coating Composition with Antimicrobial and Antisaline Acitivity, and Process for the Preparation Thereof, EU Patent PCT/EP2017/050890, 17.01.2017) che potrebbero aggiungere ulteriori proprietà protettive delle superfici storiche. Infatti, combinando l'idrorepellenza con l¿azione anti-microbica e antisalina, il film potrà proteggere dagli agenti atmosferici, dagli attacchi vandalici, ma anche dalle forme più aggressive di degrado come la cristallizzazione dei Sali nei pori del materiale e lo sviluppo di microorganismi che trasformano le superfici e ne alterano l'aspetto.
Con lo stesso meccanismo si potranno aggiungere anche altri sistemi fotosensibili (per es. nanoparticelle di TiO2) che possano agire come abbattitori di inquinanti atmosferici.