Laboratorio di tecnologie di modificazione superficiale di fibre naturali per il rilancio del settore tessile in Puglia (cod. 56)Coordinatore scientificoAlessandro Sannino Università del Salento

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

Obiettivo della ReteLa 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 impattoTessileManifatturieroBiomedicaleArredamento TrasportiMedico-ospedaliero

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.

Le attività svolte al 31/12/2013Attività/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 raggiuntiRicadute 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

Le attività svolte al 31/12/2013Attività/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 raggiuntiRicadute 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 contattoMedivis S.r.l. Telefonico/e-mail/meeting buonaGVS Sud S.r.l. Telefonico/e-mail/meeting elevataL.M. Euromedical S.p.A. Telefonico/e-mail/meeting buonaLaboratori Plants Telefonico/e-mail/meeting buona

Immagini (foto delle strumentazioni e/o di prototipi, impianti pilota disponibili c/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

Immagini (foto delle strumentazioni e/o di prototipi, impianti pilota disponibili c/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.

Immagini (foto delle strumentazioni e/o di prototipi, impianti pilota disponibili c/o Unisalento)

Foto dello spetttrofotometro FT-IR Raman nell’ambito della Rete di Laboratori #56.

Immagini (foto delle strumentazioni e processi resi disponibili c/o Uniba)

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

Immagini (foto delle strumentazioni acquisite e disponibili c/o Uniba)

Foto del microscopio elettronico in trasmissione (TEM) TECNAI T12 della FEI, operante a 120 kV acquisito nell’ambito della Rete di Laboratori #56

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)

Tecnologie di deposizione dell’argento

FILATOH2O + ALCOOL + PRECURSORE DI ARGENTO

FIBRA CORTA

FOTORIDUZIONE UVt = 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.

Immagini (foto dei prodotti e trattamenti realizzati)

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

Immagini (foto dei prodotti e trattamenti realizzati)

Trattamento antibatterico dei sedili del nuovo treno FRECCIAROSSA per la prevenzione ed il controllo della trasmissione di malattie

Immagini (foto dei prodotti e trattamenti realizzati)

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

Immagini (foto dei prodotti e trattamenti realizzati)

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

Immagini (foto di prototipi e prodotti disponibili c/o Unisalento)

Pelle naturale trattata con argento

Garze in cotone trattate con argento

Lino trattato con argento

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: 25.11.2009N. 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. C

ioffi

F *CF2

*CF2

F

CF3 *CF2

F

Metallo Teflon

Ion Beam Sputtering1 - Target 4 - Porta substrati

2 - Sorgenti ioniche 5 - Microbilancia

3 - Neutralizzatori 6 - Unità di pompaggio

1 - Target 4 - Porta substrati

2 - Sorgenti ioniche 5 - Microbilancia

3 - Neutralizzatori 6 - Unità di pompaggio

Prof

. A. V

alen

tini

Film

CARATTERISTICHE E PECULIARITA’ DEI NANOANTIMICROBICI PRODOTTI PER…

Film fluoropolimerico ottenuto per Ion Beam Sputtering

Prof

. A. V

alen

tini

CFx

Goccia d’acqua su tessuto trattato con film di fluoropolimerico Teflon-like depotitato per IBS

(149±4)°

(IDROFOBICO) (IDROFILICO)

Argento/CFx Ossido di Zinco/CFx

Prof

. A. V

alen

tini

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(MicroscopioElettronico inTrasmissione)

Le parti più scure sono le nanoparticelle

5 nm

bulk surface

Le nanoparticelle sono distribuite in modo uniforme nella matrice polimerica in tutto lo spessore del film

Prof

. A. V

alen

tini

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

Nanoparticelle di Rame disperse in matrice polimerica Teflon-like

d=2.1±0.6 nm

% in volume di nanopartic

elle

Saccharomyces

Cerevisiae

Staphylococcus Aureus

Escherichia Coli

Lysteria

Control (0) 3107 28107 79107 14107

0.05 3107 76106 68107 2105

0.15 3107 0 1105 3105

0.25 0 0 0 0

Risultati Test antibatterici

Prof

. A. V

alen

tini

Immagine ottenuta c/o UniBari con il TEMMicroscopioElettronico inTrasmissione

0 10 20 30 40 50 60 700

10

20

30

40

50

60

70

Curr

en

t D

ensity (

mA

/Cm

2 )

Probe Position (Cm)

120 sccm 80 sccm 40 sccm

Prof

. A. V

alen

tini

Scale-up industriale del processo IBS

Profilo di uniformitàdella corrente del fasciolungo l’asse x

Fascio ionico 70x20 cm2

x

Y

x

0 70 cm

ImpiantoRoll-to-Roll

Immagini (foto dei prodotti e trattamenti realizzati)

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.

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

#10.2 75.1 23.7 0.8 0.2

Cu-NPs sample

#20.3 80.0 17.1 1.7 0.9

Cu-NPs sample

#31.6 84.2 9.9 2.2 2.1

bulk Cu concentration

surface Cu concentration

Prof

. N. C

ioffi

Immagini (foto di prototipi e prodotti disponibili c/o UniBari)

Imbottiture poliuretaniche, pelli, similpelli e filtri resi antibatterici per impregnazione del prodotto finito con nanocolloidi di rame, senza causare alterazioni cromatiche evidenti

Prof

. N. C

ioffi

Immagini (foto di prototipi e prodotti disponibili c/o UniBari)

Materiali per esplorazione spaziale trattati con nanoantimicrobici a base di ramea sx il materiale trattato, a dx il campione di controllo, non trattao

Prof

. N. C

ioffi

Immagini (foto di prototipi e prodotti disponibili c/o UniBari)

Attività promozionali svolte1. 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

Attività programmateAccordo 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).

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