HomeRicercaLinee di ricercaNanotecnologie e nanosafetyTessuti ceramizzati

Tessuti ceramizzati

Trattamenti antibatterici-antivirali, antifiamma, fotocatalitici

Responsabili: Simona Ortelli
Personale coinvolto: Magda Blosi, Carlo Baldisserri, Andrea Brigliadori, Anna Luisa Costa, Antonio Crimaldi, Lara Faccani, Davide Gardini, Marina Serantoni, Felice Carlo Simeone, Ilaria Zanoni

La funzionalizzazione di tessuti, tramite l’applicazione di rivestimenti nanostrutturati, permette di creare nuovi materiali in cui le proprietà delle nanoparticelle che costituiscono il rivestimento sono trasferite ai tessuti. Le dimensioni nanometriche rendono le particelle trasparenti alla luce visibile quindi la loro presenza non altera il colore. Il rivestimento nanostrutturato presenta una notevole affinità per i tessuti, non ne altera la sensazione di contatto alla pelle, la traspirabilità e resiste a molti lavaggi.

Al fine di ottenere un prodotto con le proprietà funzionali desiderate è necessario seguire uno studio iterativo che comprende:

  • accurata caratterizzazione chimico-fisica della sospensione contenente le nanoparticelle (nanosospensione)
  • caratterizzazione morfologica e identificazione della natura del tessuto
  • identificazione del metodo di applicazione del rivestimento sul supporto
  • studio del grado di adesione del rivestimento sul supporto, attraverso analisi morfologica e test di rilascio
  • caratterizzazione morfologica e chimico-fisica del sistema finale
  • valutazione delle proprietà funzionali

Uno studio completo permette di massimare l’integrazione tra rivestimento e tessuto, di ottimizzare l’intero processo e di conseguenza migliorare le proprietà finali funzionali del materiale ottenuto.

Rivestimenti antimicrobici/antivirali
Materiali
Ag-HEC, Ag-Cellulosa, Ag-Biopolimeri: sospensioni a base di Ag nanoparticellare immerso in matrici cellulosiche o biopolimeriche per trattamento di tessuti che acquistano così proprietà antibatteriche/antivirali (Nanotecnologie sol-gel a basso impatto ambientale)

Applicazioni
Tessuti antibatterici e antivirali, testati per le loro ottime prestazioni nel controllo delle infezioni batteriche (Gram positivi e negativi) e virali (SARS-CoV 2).

Rivestimenti antifiamma per tessuti
Materiali
• TiO2@biomacromelecole, il layer ceramico a base di nanoparticelle di TiO2 funge da protezione fisica e da supporto alle biomacromolecole (whey proteins, caseina, DNA etc.) le quali si comportano come materiali intumescenti antifiamma.
• Cerameri (ibridi organici/inorganici), creano un effetto barriera, proteggendo il materiale sottostante da fiamme e fonti di calore.
Applicazioni
• Tessuti antifiamma, caratterizzati da una buona solidità ai lavaggi e ottime proprietà antifiamma, raggiungendo, nel caso di rivestimenti a base di TiO2@caseina e TiO2@DNA, l’autoestinzione.
• Tessuti con elevata stabilità termica.

Rivestimenti fotocatalitici
Materiali
• TiO2
• TiO2@SiO2 (Nanotecnologie applicate alla depurazione delle acque)
• TiO2@microalghe (Chlorella Vulgaris, Spirulina) compositi in grado di accoppiare le proprietà fotocatalitiche della TiO2 a quelle biosorbenti rispetto ai metalli pesanti, proprie della biomassa.
Utilizzando una sospensione è possibile impregnare superfici tipo tessuti, membrane, ed eventualmente additivare TiO2/biomassa anche ai polimeri per elettrofilatura.
• Composti tipo-idrotalcite (Hydrotalcite-like compounds, HTlc): idrossidi doppi a strati di MII (i.e. Mg, Zn) e MIII (i.e. Al, Fe), caratterizzati da proprietà adsorbenti e di scambio anionico, utilizzabili come semiconduttori dopati fotoattivi nel range UV-VIS dello spettro elettromagnetico.
Applicazioni
• Trattamenti fotocatalitici per l’ossidazione di molecole inquinanti (Nanotecnologie applicate alla depurazione delle acque)
• Processi di assorbimento di inquinanti (Nanotecnologie applicate alla depurazione delle acque)

Strumentazioni
• Dip coating da banco
• Spray coating

Processi
Il processo di dip-padding-curing (fulardaggio) del tessuto è composto da tre fasi:

  1. immergere l’intero tessuto nella nanosospensione
  2. strizzare il tessuto per eliminare l’eccesso
  3. sottoporre il tessuto ad un trattamento termico in stufa, per favorire l’adesione al supporto.

Tale metodo è adatto per lo scale-up, nell’ottica di un’industrializzazione del processo.

Padding process

Principali collaborazioni
Dr. Alessio Varesano, Dr. Claudia Vineis, CNR-STIIMA, www.stiima.cnr.it
Prof. Giulio Malucelli, Politecnico di Torino, www.polito.it
Dr Antonio Andretta, Klopman International S.r.l., www.klopman.com
Dr. Juliana Oliveira e Dr. Nuno Azoia, CeNTI – Centre for Nanotechnology and Smart Materials, www.centi.pt

Progetti

Pubblicazioni e brevetti

  • S. Ortelli, A.L. Costa, Insulating Thermal and Water-Resistant Hybrid Coating for Fabrics, Coatings, 10 (2020) 72
  • S. Ortelli, G. Malucelli, M. Blosi, I. Zanoni, A.L. Costa, NanoTiO2@DNA complex: a novel eco, durable, fire retardant design strategy for cotton textiles, Journal of Colloid and Interface Science, 546 (2019) 174–183
  • S. Ortelli, G. Malucelli, F. Cuttica, M. Blosi, I. Zanoni, A.L. Costa, Coatings made of proteins adsorbed on TiO2 nanoparticles: a new flame retardant approach for cotton fabrics, Cellulose 25 (2018) 2755–2765
  • S. Ortelli, A.L. Costa, M. Dondi, TiO2 nanosols applied directly on textiles using different purification treatments, Materials 8 (2015) 7988–7996
  • Varesano, C. Vineis, C. Tonetti, D.O. Sanchez Ramirez, G. Mazzuchetti, S. Ortelli, M. Blosi, A.L. Costa, Multifunctional Hybrid Nanocomposite Nanofibers Produced by Colloid Electrospinning from Water Solutions, Current Nanoscience 11 (2015) 41–48
  • M. Blosi, S. Albonetti, M. Dondi, G. Baldi, A. Barzanti: “Process for preparing stable suspensions of metal nanoparticles and the stable colloidal suspensions obtained thereby” PCT/EP2010/052534 WO 2010/100107
  • A.L Costa, M. Blosi, Process for the preparation of nanoparticles of noble metals in hydrogel and nanoparticles thus obtained, WO/2016/125070