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Ingegneria delle Superfici

Studio di rivestimenti ceramici, metallici e compositi deposti mediante tecniche di Thermal Spray; indagini sull’interazione fra i principali parametri operativi di deposizione e la microstruttura e le proprietà tecnologiche dei riporti e dei compositi prodotti.

L’attività nel settore si è articolata come di seguito specificato:

• Studio dell’effetto della temperatura di deposizione sulle proprietà di rivestimenti ceramici in ZrO₂ stabilizzata con Y₂O₃ e Y₂O₃–CeO₂ utilizzati come barriere termiche (in collaborazione con CEA - Commissariat à Energie Atomique, Francia e Centro Sviluppo Materiali, Roma).
• Trattamenti laser di barriere termiche (in collaborazione con l’Istituto di Metallurgia Baikov di Mosca).
• Materiali compositi a matrice metallica (Al e Ti) rinforzati da fibre lunghe ceramiche (SiC).
• Produzione di polveri ceramiche mediante SHS (self-propagating high tempertature synthesis) per applicazioni nel campo della spruzzatura al plasma in collaborazione con Center for Plasma Processing of Materials, Department of Materials Engineering, Drexel University, Philadelphia, PA e Exotherm Corporation, Camden, NJ, USA).
• Produzione di rivestimenti compositi in ZrB₂-SiC per applicazioni di scudo termico su veicoli aerospaziali (in collaborazione con Centro Sviluppo Materiali, Roma)
• Produzione di riporti resistenti all’usura di tipo Cr₃C₂-Ni Cr mediante APS e HVOF (in collaborazione con Central University of Venezuela, Sheffield Hallam University, UK, University of Science and Technology of Lille, Francia).
• Produzione di rivestimenti compositi TiN-Ti e Cr_xC_yN_z-Ni Cr antiusura mediante Reactive Plasma Spray.
• Produzione di rivestimenti compositi nanostrutturati di tipo WC-Co mediante spruzzatura HVOF.
• Rivestimenti ceramici plasma spray a base ossido (sistemi ternari vetro-ceramici CaO-SiO₂-ZrO₂) contenenti nanofasi attraverso trattamenti termici devetrificanti (in collaborazione con Università di Modena e Reggio Emilia).
• Implementazione di metodi di calcolo agli elementi finiti integrati da misura sperimentale mediante hole drilling delle tensioni residue in rivestimenti ceramici ottenuti mediante plasma spray (in collaborazione con Università di Roma Tre).
• Rivestimenti ceramici plasma spray a base ossido (Al₂O₃-TiO₂ e ZrO₂-Y₂O₃) contenenti nanofasi provenienti da precursori nano-strutturati.
• Rivestimenti autolubrificanti deposti mediante plasma spray con l’inclusione di grafite.
• Proprietà elettromagnetiche e meccaniche di rivestimenti compositi silice - mullite.
• Progettazione e produzione di rivestimenti superficiali per la protezione di componenti meccanici per motori marini (in collaborazione con Wärtsilä Italia e Finlandia).
• Messa a punto di architetture complesse di rivestimenti per la protezione dalla hot corrosion di palette di turbina.
• Messa a punto di rivestimenti in Electroless nichel-fosforo per la protezione dal fouling dei compressori del gas naturale (con GE Nuovo Pignone).

Altre attività nel campo dell’ingegneria delle superfici:

• Misure di microdurezza Vickers di film sottili (600-900 nm) di HfC deposti su substrati di silicio mediante ablazione con laser pulsato (PLAD) (in collaborazione con l'Accademia delle Scienze di Russia, Istituto di Chimica Fisica dei Ceramici).
• Rivestimenti spessi (> 0.5 µm) antiriflesso a base di ossido di silicio e di titanio mediante tecnica sol-gel (in collaborazione con Riga Polytecnical Institute, Russia)
• Deposizione di film spessi di diamante e "diamond-like" mediante spruzzatura al plasma.

Tecniche Diagnostiche per i Beni Culturali

Messa a punto e applicazione di tecniche diagnostiche innovative nel campo della conservazione dei Beni Culturali. Valutazione della velocità di corrosione di leghe in rame (bronzo e ottone), ricoperte da patine naturali e da rivestimenti protettivi artificiali, mediante rilevamento della resistenza di polarizzazione. Applicazione nei progetti di seguito riportati:

• Valutazione dello stato di degrado e dei possibili interventi per la protezione del monumento equestre di Marco Aurelio in Roma.
• Messa a punto di tecniche al servizio della manutenzione programmata delle statue moderne appartenenti alla Collezione Peggy Guggenheim di Venezia.
• Progetti di fattibilità per interventi sul campo mirati alla conservazione di diversi monumenti bronzei: Colosso di Barletta, Geraldillo di Siviglia, Porta degli Angeli del Duomo di Orvieto, la struttura di sostegno del “Cavallo Morente” di Francesco Messina presso la sede RAI.
• Collaudo tecnico dell’intervento di restauro (concluso nel dicembre del 2006) del Monumento Equestre a Bartolomeo Colleoni (A.Verrocchio, Venezia, 1496), in collaborazione con l’Istituto Centrale per il Restauro.

Messa a punto di una procedura per la protezione catodica in situ di reperti marini sommersi (cannoni in ghisa risalenti al XVIII sec., giacenti sul fondale marino al largo dell’isola di Marettimo, TP), in collaborazione con la Sovrintendenza del Mare della Regione Sicilia e l’Istituto Centrale per il Restauro.

Valutazione della corrosione di materiali metallici esposti all’azione atmosferica: (pali della luce; durabilità di edifici storici in calcestruzzo armato).

Altre attività nel campo dell’Ingegneria dei Materiali:

• Progettazione, produzione e ottimizzazione di sistemi compositi carbon-fenolici, anche con rinforzi ceramici nanometrici, per la protezione termica di velivoli da rientro per missioni spaziali.
• Indagine sull’effetto di inibitori di corrosione migranti miscelati al calcestruzzo o alle boiacche di riempimento delle guaine sulla velocità di corrosione di acciai utilizzati come rinforzo in calcestruzzi armati e in calcestruzzi armati post-tesi (progetti europei COST 521 “Corrosion of Steel in Reinforced Concrete Structures” e COST 534 “New Materials, systems, methods and concepts for durable prestressed concrete structures”).
• Impiego di tecniche avanzate di analisi agli elementi finiti assistite da analisi di immagine digitale (DIB-FEA) per la modellizzazione del comportamento meccanico di solidi ceramici cellulari  per applicazioni in filtri ceramici o scaffold per l’accrescimento e la differenziazione di cellule staminali.