Vai al contenuto principale

Implementazione dell'attrezzatura di laboratorio per la sintesi idrotermale di materiali bioceramici in condizioni idrotermali controllate

Implementation of laboratory equipment for the hydrothermal synthesis of bioceramic materials under controlled hydrothermal conditions

Tipologia
Progetti nazionali
Programma di ricerca
Ricerca e Istruzione Richieste Ordinarie 2014
Ente finanziatore
Fondazione CRT
Budget
48.000 €
Periodo
17/11/2014 - 18/09/2016
Responsabile

Partecipanti al progetto

Descrizione del progetto

Scopo del progetto

La richiesta qui presentata ha come obbiettivo l’implementazione dell’attrezzatura di laboratorio per la crescita di fasi cristalline in condizioni idrotermali controllate. Nello specifico, l’attrezzatura andrà ad arricchire la dotazione del Laboratorio di Crescita Cristallina operante presso il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Torino.

 

Il Laboratorio di Crescita Cristallina

Il laboratorio, esistente ed operante da anni presso l’ex Dipartimento di Scienze Mineralogiche e Petrologiche ed attualmente presso il nuovo Dipartimento di Scienze della Terra, è dotato di attrezzature per la crescita cristallina da soluzione e da gel quali reattori in vetro con controllo di temperatura e reattori per la sintesi idrotermale a bassa temperatura e pressione (220°C, 200 bar). Inoltre un laboratorio di Microscopia Ottica e di Microscopia a Forza Atomica è direttamente collegato al Laboratorio di Crescita Cristallina ed operante in sinergia.

Il laboratorio di Crescita cristallina inoltre si avvale del supporto del Laboratorio di Microscopia Elettronica a Scansione presente presso il Dipartimento di Scienze della Terra.

Tramite questa iniziativa il Laboratorio di Crescita Cristallina potrebbe essere dotato di un reattore idrotermale capace di lavorare in condizioni di alta temperatura e pressione (600°C, 410bar) che permetterebbero di allargare il campo di ricerca del Laboratorio a fasi cristalline ottenibili solo in queste condizioni.

 

Il progetto nazionale

Tra le fasi ottenibili solo in condizioni di alta temperatura e pressione prima fra tutte è quella che interessa in questo momento un progetto nazionale finalizzato alla caratterizzazione della struttura e delle proprietà di volume e di superficie di materiali bioceramici (Calcio idrossiapatite - CaHAP - e le sue fasi sostituite) di largo uso per la fabbricazione di dispositivi medici (odontoiatria conservativa e restaurativa, rigenerazione ossea) e prodotti per la cura personale (in particolare formulazioni per dentifrici). Tali materiali vengono industrialmente prodotti per applicazioni mediche in forma nanocristallina, spesso dispersa in acqua o resine. Materiali di questo tipo sono ottenibili tramite processi di sintesi idrotermale a bassa temperatura ampiamente verificati nel nostro Laboratorio. La caratterizzazione cristallografica di volume e di superficie del materiale richiede però cristalli di buona qualità e di taglia adeguata che possono essere ottenuti solo in condizioni di pressione e soprattutto di temperatura elevate. Queste si possono raggiungere solo tramite l’utilizzo di dispositivi sperimentali adatti (reattori idrotermali) che permettano di operare in condizioni di temperatura e pressione controllate ed in sicurezza.

 

Il reattore idrotermale

Il reattore idrotermale oggetto di questa iniziativa permetterebbe di ottenere condizioni di temperatura e pressione controllate, di lavorare in atmosfera inerte e di ottenere reazioni in sequenza con l’aggiunta di reagenti liquidi o gassosi, cosa attualmente non possibile con i reattori in dotazione.

Il dispositivo individuato è un reattore Parr (Parr Instrument Company) serie 4650 da 250 mL, capace di lavorare a temperatura massima di 600°C o pressione massima di 410 bar. Il dispositivo deve essere attrezzato con controllo della pressione e riscaldatore per il controllo della temperatura di lavoro. Inoltre deve essere equipaggiato con valvole per l’inserimento di reagenti liquidi o gassosi durante la reazione di sintesi. I materiali devono essere resistenti agli acidi minerali ed in grado di sopportare lunghi tempi di esercizio (superiori alle due settimane di lavoro continuativo)

Da una ricognizione delle attrezzature di laboratorio effettuata recentemente presso Università e Politecnico di Torino, è risultato che tali attrezzature non sono presenti in alcun laboratorio. Alcuni laboratori si sono recentemente attrezzati per sintesi idrotermale in microonde con strumentazione di qualità notevole, ma questa strumentazione  non è utilizzabile nel caso dei materiali bioceramici oggetto del progetto nazionale di riferimento per questa iniziativa, data la rapidità dei processi che caratterizza la sintesi in microonde e le relativamente basse temperature raggiunte.

Il reattore per sintesi idrotermale in oggetto e più in generale il Laboratorio di Crescita Cristallina inteso come attrezzature, strumentazioni e competenze scientifiche nel campo della crescita cristallina e della cristallografia potrà essere messo a disposizione di coloro che in ambito pubblico o privato operano nel campo delle Scienze dei Materiali e delle Scienze della Terra.

Ultimo aggiornamento: 14/11/2022 12:54
Non cliccare qui!