Ricoprimenti superficiali innovativi e modifica delle ... · EROSIONE IONICA IRRAGGIAMENTO CON...

ImpresaModenaImpresaModena e Ricerca e Ricerca -- Ricoprimenti e trattamenti superficiali per Ricoprimenti e trattamenti superficiali per performancesperformances tribologichetribologiche avanzate avanzate –– Modena, 21Modena, 21--0303-- 0707

Laboratorio a rete SUP&RMANSUP&RMAN

Ricoprimenti superficiali innovativi e modifica delle superfici per

performances tribologiche avanzate

Sergio Valeri

Laboratorio a rete SUP&RMANSUPerfici & Ricoprimenti per la Meccanica Avanzata e la Nanomeccanica

Laboratorio per la ricerca industriale ed il trasferimento tecnologicoFig2a.mpg



Circa il 25 % dell'energia impiegata nel mondo va persa in fenomCirca il 25 % dell'energia impiegata nel mondo va persa in fenomeni eni di attrito e le perdite dovute all'usura di parti meccaniche vendi attrito e le perdite dovute all'usura di parti meccaniche vengono gono stimate in una percentuale che va dall'1,3 % all'1,6 % del prodostimate in una percentuale che va dall'1,3 % all'1,6 % del prodotto tto interno lordo (PIL) di un paese industrializzato.interno lordo (PIL) di un paese industrializzato.I costi legati a problemi di attrito, usura e lubrificazione sonI costi legati a problemi di attrito, usura e lubrificazione sono o stimabili attorno a 350 miliardi di euro all'anno, da ripartirsistimabili attorno a 350 miliardi di euro all'anno, da ripartirsi nei nei seguenti settori: trasporti di superficie (46 %), processi di seguenti settori: trasporti di superficie (46 %), processi di produzione industriali (34 %), fornitura di energia (7 %), produzione industriali (34 %), fornitura di energia (7 %), aeronautica (3 %), e altri (10 %).aeronautica (3 %), e altri (10 %).Opportuni materiali e trattamenti superficiali sono in grado di Opportuni materiali e trattamenti superficiali sono in grado di ridurre significativamente le percentuali riportate sopra.ridurre significativamente le percentuali riportate sopra.

Un rapporto dell'UK Department of Trade and Industry descrive lo stato dell'industria legata all'ingegneria di superficie. Il mercato inglese dei processi di modificazione delle superfici ammontava nel 1995 a circa 15 miliardi di euro, di cui 7 miliardi connessi allo sviluppo di tecnologie per la protezione delle superfici dall'usura e per la riduzione dell’attrito.Si prevedeva che questo settore, in Inghilterra, si sarebbe attestato nel 2005 su circa 32 miliardi di euro, coinvolgendo processi industriali per circa 215 miliardi di euro. La previsione si è rivelata in difetto di ca il 10% !

La proiezione di queste cifre sul mercato europeo ci porta a 240La proiezione di queste cifre sul mercato europeo ci porta a 240 miliardi di miliardi di euro per il trattamento delle superfici, con una ricaduta su alteuro per il trattamento delle superfici, con una ricaduta su altri settori ri settori produttivi per circa 1600 miliardi di euro.produttivi per circa 1600 miliardi di euro.

… parliamo di soldi !



Micro-nanotecnologie: le frontiere per la meccanica e la ceramica

i ricoprimenti di oggetti micro-nanometrici per la micro-nanomeccanica

i sistemi di preparazione innovativi (misti, a bassa temperatura, ad elevata resa, di elevato rispetto ambientale)

la creazione di linguaggi e competenze trasversali tra gli attori della ricerca (ingegneri, fisici, chimici, …) e tra questi e il mondo produttivo

i ricoprimenti sottili e ultrasottili, duri ed ultraduri

la nanotribologia vs macrotribologia: dal nanoattrito alla piastrella antisdrucciolevole

le nanoparticelle (fasi nanodisperse per la fotocatalisi o la rigidita’ strutturale di materiali leggeri, … , vernici, inchiostri, … : come utilizzarle, come difendersi

5 cm

50 μ

la nanofabbricazione



Scopo di un trattamento o rivestimento superficiale e’ quello di migliorare le proprieta’ del materialedi supporto (bulk), o di conferirglinuove e diverse funzionalità.

Funzionalizzazione delle superfici

decorativa / funzionale (plastica metallizzata per alleggerimento, protezione materiali morbidi dal graffio, nobilitazione materiali semplici, ecc.)

anticorrosiva ambientale (palette turbine soggette alte T e ambienti corrosivi , zincature e cromature per materiali ferrosi, ecc.)

antiabrasiva e per scorrevolezza (materiali a bassa resistenza a sforzi di taglio su cuscinetti ed altre parti in movimento, coating refrattari su utensili, trattamenti antiscivolo, resistenza alla usura, idrofobucita’, ecc.)

biomedicale (materiali biocompatibili per chirurgia o impianti medicali , come ceramiche a base Ti, ecc.)

energia ed ambiente (film a base Si per celle fotovoltaiche, anti riflesso o elettrocromici per vetrate dei palazzi, catalizzatori per reazioni chimiche (superfici autopulenti), riduzione del rilascio di micro-nanoparticelle, ecc.)…



le superfici dei solidi

superficie: sede di proprietà “speciali”, diverse da quelle del bulk

superfici: porzione del solido che “parla” con l’esterno

cosa è la superficie di un solido ?

confinamento laterale e verticale: i solidi sono la loro superficie

superficie

superficie

lucetemperatura

di quale spessore parliamo ?

superfici “interne”(interfacce)

adesione, barriera di potenziale

multistratipolicristalli

permeabilità. frattura



Come e cosa scegliere ?

• che trattamento fare e/o quale materiale depositare o impiantare• sotto quali condizioni il trattamento diventa economicamente vantaggioso (velocità

di deposizione, efficacia, risultati, ecc.)• quali sono le limitazioni dovute al substrato (T max, composizione rivestimento,

ecc.)• l’adesione del rivestimento alla superficie• il potere coprente del processo, dipendente anche dal tipo di oggetto (geometria,

finitura necessaria, ecc.)• la purezza della sorgente (e del processo), che influenza la purezza del deposto• la tecnologia necessaria e la sua disponibilità commerciale• l’abbondanza del materiale da depositare sul mercato• i costi• l’ impatto ambientale del processo (legge 2000/53/CE, norme FDA, …)

Non esiste il rivestimento/trattamento che di per sèottimizza tutti questi aspetti ! ...



… però si possono tentare vari approcci :

multistrato ?!

1.1. Riduzione delle differenze nelle proprietRiduzione delle differenze nelle proprietààmeccaniche e chimiche fra meccaniche e chimiche fra coatingcoating e substrato e substrato (( aumento dellaumento dell’’adesioneadesione) mediante l) mediante l’’uso di uso di uno o piuno o piùù intralayerintralayer..

2.2. Controllo della deformazione residua e dello Controllo della deformazione residua e dello stress nel stress nel coatingcoating mediante lmediante l’’utilizzo di utilizzo di multistrati strutturati (multistrati strutturati ( aumento aumento delldell’’adesioneadesione).).

3.3. Barriera allBarriera all’’avanzata di crack mediante avanzata di crack mediante ll’’alternanza di strati aventi tenacitalternanza di strati aventi tenacitàà differenti.differenti.

4.4. Diminuzione della probabilitDiminuzione della probabilitàà di rottura del di rottura del rivestimento soggetto a carico applicato rivestimento soggetto a carico applicato mediante lmediante l’’utilizzo di strati che consentano agli utilizzo di strati che consentano agli strati pistrati piùù duri di scivolare lduri di scivolare l’’uno sulluno sull’’altro altro durante la curvaturadurante la curvatura

5.5. Conferimento di particolari proprietConferimento di particolari proprietàà fisiche fisiche (es. barriera alla diffusione, barriera termica, (es. barriera alla diffusione, barriera termica, estetica).estetica).

Comprensione del comportamento del coatingattraverso la sua risposta

ad un carico applicato

Simulazione di uno strato di lubrificante



COATING GRADUALICOATING GRADUALIutilizzo di particolari layer per ottenere particolari proprietà a specifiche profondità nel coating.

rivestimenti/trattamenti multicomponente ?!COATING NANOCOMPOSITICOATING NANOCOMPOSITI-- superduri: superduri: durezza > 40GPa (durezza intrinseca: diamante 70 – 100GPa; durezza estrinseca determinata dalla microstruttura: BN48GPa)-- nanocompositinanocompositi (compositi (compositi nanocristallininanocristallini ““ncnc””): ): ncnc--MMnnNN/a/a--SiSi33NN44M = Ti, W, V e altri nitruri di metalli di transizioneBasso coefficiente di attrito e tenaci: es. nc-WC/a-DLC ha una bassa rate di usura e coefficiente di attrito su acciaio dell’ordine di 0.2n. Le elevate proprietà tribologiche di questi coating non sono solamente dovute alle dimensioni nanoscopiche dei grani ma anche dalle forze all’interfaccia fra fase cristallina e amorfa che evita la propagazione dei crack.

COATING INTELLIGENTICOATING INTELLIGENTIsi adattano alle condizioni di lavoro.- TiAlN: forma uno strato di ossido protettivo alle alte T durante il taglio- DLC: formazione di uno strato grafitico, a basso coefficiente di attrito, indotto dalla temperatura- WS2 addittivato con CF2 meno sensibile all’umidità, alza la temperatura di lavoro oltre i 450°C



PROCESSI DI DEPOSIZIONE

DEPOSIZIONE DA FASE CHIMICA

DEPOSIZIONE DA FASE FISICA

PLASMA SPRAY

METODI DI CARATTERIZZAZIONE

PROFILATURA CON FASCI IONICI

SPETTROSCOPIEELETTRONICHE

MICROSCOPIE ASCANSIONE

Problemi: molto spesso i materiali bulk ed i rivestimenti di interesse per l’industria meccanica sono duri e/o isolanti, o insofferenti alle elevate temperature, …; gli “oggetti”hanno forme complesse, con cavitàinterne (es: tubi lunghi e sottili), …

… trattamenti, ricoprimenti, caratterizzazione, …

METODI PER MODIFICAZIONI SUPERFICIALI

PLASMATURA

EROSIONE IONICAIRRAGGIAMENTO CON ELETTRONI O FOTONI



Caratterizzazione delle superfici 1: Caratterizzazione delle superfici 1: spettroscopiespettroscopie

Interazioni degli ioni con i solidi

1-2 nm

primary electron beamInterazioni degli elettroni con i solidi

emissione dei secondari e dei backscatterati: fortemente dipendenti dalla morfologia

imaging !

kinetic energyin

tens

ity

AB

Emissione Auger: sensibile al legame chimicocomposizione !

e-

spatially-resolved compositional information

molibdeno in acciaio

e- ioni

qualitative/quantitative compositional information as a function of depth



Caratterizzazione delle superfici 2 : Caratterizzazione delle superfici 2 : xx--rayray diffractiondiffraction& & scanningscanning microscopymicroscopy

ScanningScanning TunnelingTunneling MicroscopyMicroscopy : : “vede” la corrugazione elettronica della superficie, il risultato è media di morfologia e proprietàelettroniche; non adatta per isolanti

film ultrasottile di MgO

film cristallino di silicon carbide

X-ray diffraction

AtomicAtomic Force Force MicroscopyMicroscopy: : “vede” la morfologia della superficie, parzialmente mediata dal coefficiente di attrito; bene su isolanti (ceramici, ecc.)

polimero dopo test di attrito



200 nm

a = 125 nmb = 50 nm

nanofabbricazione

Focused Ion Beam + Secondary Electron Imaging

nano- micro analisi



Coatings 1: Chemical Vapor Deposition

- classicamente CVD è deposizione a seguito di reazioni chimiche termo-attivate (riduzione, pirolisi, ossidazioni, ecc.)- in PECVD un plasma elettronicofacilita le dissociazioni molecolari aumentando la reattività,precursori in genere liquidi o gas (tossici, pericolosi, ecc.)- velocità di deposizione alte (~50 μm/h)- PECVD temperature di reazione basse (200-600 °C) rispetto al normale CVD (800-1200 °C)- PECVD pressioni di trattamento più basse del CVD, ma più alte di PVD (10-1 - 1 mbar) - sistemi DC, RF, MW

a:SiC / Al2O3 macroporosa

Fasi successive di deposizione di un

ricoprimento in Diamond-Like-Carbon



Coatings 2: Physical Vapor Deposition.

Tecnica principale (a volte accoppiata con CVD) per la realizzazione di multistrati: tema di frontiera, ormai “obbligatorio”

DC/

Un plasma (DC o RF) viene generato da una differenza di potenziale (100 ÷ 1000 V) tra un anodo e un catodo. - gli ioni del plasma bombardano il target.- gli atomi del target emessi si depositano sul

substrato, che può essere polarizzato o riscaldato.- ottima uniformità di ricoprimento su substrati

planari, difficoltà su superfici complesse.- alto rendimento e velocità di deposizione (μm/h).- materiali ceramici ottenibili con deposizione reattiva (N2, O2, ecc.).

2.1 - Sputtering

Plasmatura in ambiente reattivo: plasma di Ar + N per trattamenti superficiali di nitrurazione di acciai a finianticorrosivi per uso in ambienti chimicamente aggressivi

Physical + chemical: modifiche superficiali



Esempi di rivestimenti PVD sputter-deposti

Singolo strato TiN, CrN e CrN/TiNmultilayer rivestimenti duri antiusurae antigraffio.

TiNCrN

Durezza25 GPa

18 GPa

nanoindentazione

Idrossiepatite (HA) materiale molto simile allacomponente mineralizzatadell’osso favorisce l’osteo-integrazione degli impiantid’anca.Ricoprimenti dellesuperfici esterne delleprotesi.

Rige

nera

zion

eos

sea

dopo

21 g

iorn

i



Coatings 2: Physical Vapor Deposition

La deposizione di titanio per plasma spray aumenta la micro-rugositàdell’impianto dentale favorendo l’aggancio e la integrazione dello stesso.

esempio di rivestimento

Tecnica a spruzzatura (fusione / solidificazione di polveri)- alta T per deposizione refrattari (ceramiche, ossidi, metalli);

riscaldamento localizzato di substrato- alte velocità di deposizione (1 mm/h) e semplicità di impianti; - HVOF (High Velocity Oxy Fuel): fiamma fonde parzialmente

le polveri - COLD SPRAY: polveri fondono parzialmente nella collisione col substrato.

iniettore delle polveri

gas plasma: Ar, N2 H2, He

acqua di raffreddamento

plasma “flame”catodo

anodo

2.3 – plasma spray

energia fornita da scarica elettrica (20 V, 100 A); spot di arco vaporizza localmente il targetgenerazione di micro goccealto rendimento e velocità di deposizione (10 μm/h)catodo necessariamente metallico; materiali ceramici ottenibili solo con deposizione reattiva (N2, O2, ecc.)

2.2 – arco catodicoesempio di rivestimento

3 μm TiN

Al substrate



Tribologia (attrito, usura, adesione)Tribologia (attrito, usura, adesione)

La forza di attrito La forza di attrito èè la resistenza incontrata da un corpo in movimento su di un altrla resistenza incontrata da un corpo in movimento su di un altro.o.LL’’attrito si esprime in termini diattrito si esprime in termini di COEFFICIENTE DI ATTRITOCOEFFICIENTE DI ATTRITO. .

Legge di Legge di AmontonAmonton /Coulomb: /Coulomb: m = F/W m = F/W (( m coefficiente di attrito, F forza di attrito e W carico applicm coefficiente di attrito, F forza di attrito e W carico applicato)ato)

Le superfici dei materiali cambiano continuamente nel tempo.Le superfici dei materiali cambiano continuamente nel tempo.Il coefficiente di attrito non Il coefficiente di attrito non èè una proprietuna proprietàà del materiale. , ma di un sistema di molti corpidel materiale. , ma di un sistema di molti corpiNon Non èè possibile separare la discussione sullpossibile separare la discussione sull’’attrito dal tema della lubrificazione.attrito dal tema della lubrificazione.Fondamentale Fondamentale èè la chimica nella regione di contatto fra due solidi.la chimica nella regione di contatto fra due solidi.

WF

WF

=μ

Occorre “progettare” i materiali e le loro superfici

macromacro&&micromicro

nanonano



rivestimento CVD

Hgraphite

t-aC

sp2

sp3

DLC

No film

diamond

Polymer-like

Graphitic

t-aC:H

Diamond Like CarbonForma amorfa del C con legami ibridi sp2 - sp3

1) elevata durezza, superiore a 40 GPa2) Inerzia Chimica3) Basso coefficiente d’attrito

0

0.05

0.10

0.15

0.20

CO

F

Formation transfer layer

Friction Coefficient ~ 0.1



Ricoprimento indurente: WC-Co(matrice metallica: Co 12% + ceramica dispersa: WC 88%)depositato su acciaio mediante HVOF

0.35 mm

legante metallicoCo (segnale scuro)

grani ceramici WC(segnale chiaro)

Wrate~ 10-5 mm3·N-1·m-1

Ra = 1.1 µm

H = (790±20) HV

<mu>m

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 µm

Lunghezza = 749 µm Pt = 12.9 <mu>m Scala = 20 <mu>m

Wrate negligible

acciaio di riferimento

ricoprimento indurente

0.6<µ<0.8

0.4<µ<0.6

Al2O3



Al2O3HVOF

Cr2O3HVOF

WC-17%CoHVOF

Co-Mo-Cr-SiHVOF

APPLICAZIONE: RIVESTIMENTI ANTIUSURA SU COMPONENTI APPLICAZIONE: RIVESTIMENTI ANTIUSURA SU COMPONENTI MECCANICI (STAMPI, PARTI SOGGETTE AD ABRASIONE, MECCANICI (STAMPI, PARTI SOGGETTE AD ABRASIONE,

STRISCIAMENTO, ETCSTRISCIAMENTO, ETC……))

Durezza Vickers



Nel regime Nel regime elastoidrodinamicoelastoidrodinamico le pressioni in gioco sono molto pile pressioni in gioco sono molto piùùalte rispetto al regime idrodinamicoalte rispetto al regime idrodinamico. La pressione locale, nel caso di componenti in acciaio, è dell’ordine dei GPa.La dipendenza della viscositLa dipendenza della viscositàà del lubrificante dalla pressione del lubrificante dalla pressione èèfondamentale, cosfondamentale, cosìì come la deformazione superficiale. come la deformazione superficiale.

Nel regime di boundarylubrication la maggior parte del carico èsopportato dai contatti superficiali.l’interazione fra le due superfici avviene attraverso la collisione fra le asperità: deformazioni plastiche, reazioni chimiche, ….

La curva di Stribeck rappresenta la relazione che esiste fra velocità, carico e attrito.

Nel regime idrodinamico le superfici Nel regime idrodinamico le superfici striscianti sono separate da un film striscianti sono separate da un film spesso di lubrificante liquido e il carico spesso di lubrificante liquido e il carico èè sopportato dalla pressione allsopportato dalla pressione all’’interno interno del film, del film, risultato delle forze viscose all’interno del lubrificante, che a loro volta derivano dal moto relativo fra le due superfici.

Mixed

Load supportshared by fluidfilm pressureand boundarycontacts

curva di Stribeck



Micro-tessiture create artificialmente su superfici di contatti striscianti possono significativamentecontribuire all’abbassamento di coefficienti di attrito ed usuraG. Ryk, Y. Kligerman and I. Etsion, Tribology Transactions 45-4 (2002), 444-449; A. Ronen, I. Etsion and Y. Kligerman, Tribology Transactions 44-3 (2001), 359-366.

Laser surface texturing (LST)

Vantaggi della texturizzazione:intrappolare detritiritenere il lubrificante tra le superfici strisciantiassicurare maggiore spinta idrodinamicaridurre dissipazioni termicheaumentare il tempo di vita dei contatti striscianti

Rispetto alle altre tecniche di texturizzazioneLST offre maggiori opportunità:- tempi di processo brevi- ambiente pulito- eccellente controllo della forma e delle dimensioni dei fori

20 μm



poor lubrication

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

Fric

tion

Coe

ffici

ent

0.12 3 4 5 6 7 8 9

12 3 4 5 6 7 8 9

102 3

Stribeck Parameter [cm•MPa-1• s-1]

STRIBECK CURVES TEXTURED SURFACE UNTEXTURED SURFACE

Linear velocities: 1 and 12 cm • s-1

Nominal Contact Area: 0.95 mm2

Nominal Contact Pressures: 1-10 MPa

transition

no transition

0.80

0.70

0.60

0.50

0.40

0.30

0.20

0.10

0.00

Fric

tion

Coe

ffici

ent

1.00.80.60.40.2Laps [x 105]

ENDURANCE TEST TEXTURED SURFACE UNTEXTURED SURFACE

Time: 8h : 00 min

Linear Velocity: 12 cm • s-1

Normal Load: 7N Contact Pressure: 7MPa

Wear of pin

NO WEAR

30NiCrMo12 vs 100Cr6“goccia d’olio” (~ 22··1010--3 ml/cm23 ml/cm2) Pressioni di contatto 1-10 MPaSurface texturing: S% = 40%



Traccia usura “non texturato”

Traccia usura “texturato”

Tribochemistry

gel viscoso (olio + detriti) su non texturato

EDX ANALYSISEDX ANALYSIS

nel texturato, olio all’interno dei fori cheagiscono come serbatoi (oil oil markersmarkers CaCa, , Mg, Si)Mg, Si)



1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

Fric

tion

Coe

ffici

ent

400350300250200150100500Distance [m]

No lubrication

1 MPa lapped 1 MPa textured

SuperfSuperf. . texturatatexturata: : detriti nei fori

Superficie non Superficie non texturatatexturata: : detritisu tracce

contatto secco – il texturing raccoglie i detriti provocati dall’usura delle due parti striscianti

PinPin

DiscoDisco

CaricoCarico

0 1x105 2x105 3x105 4x105 5x1050,00

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,10

0,11

ENDURANCE TESTTime 4h : 00min

Load 4.0 NLinear speed 40 cm/s

CO

F

Laps

raw surface textured surface

20MnCr5 vs 100Cr6“bagno d’olio”Pressione contatto: 0.2 MPaSurface coverage: 20%

full lubrication



Acciaio bulk, non texturato: morfologia a grani ampi con

inclusioni (probabilmente carburi di Cr)

Acciaio texturato in intorno del foro: morfologia a grani di dimensione inferiore. Ri-cristallizzazione? Cambiamento di fase ? Indotta dal calore delle code del fascio laser ?

PtPt--shieldshield((halfhalf removedremoved))

Acciaio texturato: il texturing laser introduce difettosità nell’intorno del foro che possano compromettere il comportamento meccanico della superficie ?

µ-cross section realizzata con FIB



Mappe di indentazione a bordo foro

Analisi di durezza nell’intorno del foro con prove di nanoindentazione AFM. Alla sinistra del foro è visibile un’immagine AFM delle indentazioni effettuate. Da queste misure è possibile ricostruire una mappa di durezza in funzione della distanza dal bordo del foro

Si nota come l’andamento della

durezza sia crescente

avvicinandosi al bordo del foro, evidenziando un

effetto di interazione con il

fascio laser



5.2 µm

5.2

µm a = 125 nmb = 50 nm

nano patterning su silicio

Silicio patternato mediante FIB e misurato con AFM lateral force con punta piatta per integrare sui patterns

Significativa riduzione del

coefficiente di attrito sulla

zona patternatarispetto alla

zona non patternata.

AFM lateral force con puntafunzionalizzata



nano oggetti (e potenzialita’ per nuovi materiali)

Proprietà meccaniche di nanotubi di carbonio

Produzione di nanoparticelle(nanoclusters) mediante magnetron sputtering e post-aggregazione



Materiali & ricoprimenti Materiali & ricoprimenti nanocompositinanocompositi

Immagine SEM della cross-section realizzata con FIB di ricoprimenti nanostrutturati.

Sezione di un multilayersnanostrutturato: alternanza di uno strato duro e uno tenero al fine di distribuire le fratture e gli stress all’interno del ricoprimento senza provocarne il suo distaccamento dal substrato.

CoatingCoating funzionalizzatofunzionalizzato con con nanoparticelle su materiale nanoparticelle su materiale

ceramicoceramico

Particolari coatings nanocompositiconsentono di rendere la superficie idrofoba.

AlCoO: colore blu Tungsten carbide (WC)

Nanoparticelle ceramiche per la realizzazione di materiali Nanoparticelle ceramiche per la realizzazione di materiali nanocompositinanocompositi

Titanium dioxide (Ti2O2)

fotoca

talisi

!



-1000eV -500 0Binding Energy [eV]

Inte

nsity

[arb

.un.

]

Mg1s

CKLL

OKLLNa1s

Analisi XPSdel coating STANDARD

F1sFKLL

O1s

C1s

Al2s

Al2p

Piastra di caricamento per macchina confezionatrice di farmaci

laboratorio INFM – S3applicazioni biomedicali

tubo intensificatore per imaging a raggi X

multistrato attivo schermo fluorescente

idea: accoppiare strati di materiali aventi specifiche proprietà elettro-ottiche per realizzare un multistrato rivelatore e amplificatore di raggi Xvincolo: la tecnologia deve essere esportata in ambiente industriale e deve essere facilmente scalabile per una produzione in serie

Costruzione di un’apparecchiatura per ricerca che consente l’ottimizzazione del dispositivo e la simulazione delle condizioni ambientali industriali

Coating multistrato per imaging a raggi X

richiesta: aumentare l’efficienza quantica di un fattore 10 per ridurre di un fattore 10 il tempo di esposizione del paziente



Net-Lab Sup&rmanSUPerfici & Ricoprimenti per la Meccanica

Avanzata e la Nanomeccanica

Laboratorio per la ricerca industriale ed il trasferimento tecnologicoDistretto Hi-Mech per la Meccanica avanzata

Rete per l’Alta tecnologia della Regione Emilia Romagna

Distretto Hi-Mech dell’Emilia RomagnaÈ un distretto Hi-Tech per la meccanica avanzata. È una iniziativa della regione Emilia Romagna, delle Università e dei Centri di ricerca della Regione in collaborazione con il MIUR, coordinata da ASTER. Èstrutturato come una rete di eccellenza formata da 8 Laboratori focalizzati su specifici ambiti tecnologici.

meccanica (50%)

ceramico

packaging

biomedicale

Distretti Hi-TechL’iniziativa dei distretti hi-tech si colloca nell’ambito di un programma avviato di recente dal MIUR, finanziato sul fondo FAR (Fondo agevolazioni per la ricerca); prevede la creazione di Distretti ad alta tecnologia organizzati su base regionale

Emilia Romagna ? Il settore metalmeccanico incide per il 42% sulla composizione del settore manifatturiero della regione Emilia Romagna, producendo beni di investimento utilizzati da altri settori leader della regione.



Settori merceologici: macchine utensili, automobili, macchine movimento terra, macchine lavorazione legno, macchineper il confezionamento dei farmaci, robotica, packaging, decorativo, …

5 sottoprogetti:

Sottoprogetto 4 : ingegnerizzazione di superfici e rivestimenti multiscalaSottoprogetto 2 : Comprensione e controllo delle

proprietà tribologiche (attrito, usura, …) di superfici e ricoprimenti

Sottoprogetto 1: Studio e realizzazione di rivestimenti innovativi per applicazioni meccaniche, sviluppo di tecnologie miste per ricoprimenti

Sottoprogetto 3: Comprensione e controllo dei processi di interazione ione-materia per preparazione e caratterizzazione di superfici e rivestimenti

Sottoprogetto 5 : Digital Library

mettere in rete e coordinare le competenzesulle superfici ed i ricoprimenti

produrre buona scienza, buona tecnologia, e trasferirle efficacemente

la missione del Laboratorio



la rete 1

Dipart. di Ingegneria Meccanica Univ. di Modena e Reggio Emilia

Arcotronics

Tecno-pro

Dipart. di Ingegneria dei Materiali e dell’Ambiente Univ. di Modena e Reggio Emilia

Alter

Dipart. di Fisica Univ. di Ferrara

Cineca

CNR-INFM–S3

ModenaModena Centro Prove

CNR-ISMNBologna

Dipart. di Fisica Univ. di Modena e Reggio Emilia

Strutture pubbliche

Strutture private

Acquisizione di strumentazione

- Sistema AFM Enviroscope.- Macrotribometro.- Nano-microtribometro.- Microscopio riscaldante.- Spettrometro WDS a raggi X- Termospruzzatura

Realizzazione del laboratorio di micro-nanotribologia

Coordinamento del Net-Lab

ConsiglioScientifico

Progetti

Consiglio Direttivo

Panel delle aziende

Trasferimento tecnologico

Acquisizione di personalesono state assunte dal progetto 10 nuove un i tà d i persona le che s iaggiungono ai 18 ricercatori equivalenti(chimici, fisici, ingegneri, sia sperimentaliche teorici), gia’ coinvolti nel progetto

[email protected]

http://www.labstar.it/



grazie per la vostra attenzione

Sergio Valeri

[email protected]

Le sfide del (immediato ?) futuro:- coatings graduali- coatings intelligenti- impiego diffuso delle nanoparticelle- meccanica di nano-oggetti

… ma tutto questo è un’altra storia, se siete interessati …

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