Giulia Fredi

La tesi riguarda la produzione e caratterizzazione di compositi termoplastici a matrice poliammide 6 prodotti tramite thermoplastic resin transfer molding (tRTM) e polimerizzazione anionica in situ. Il lavoro mira allo studio delle proprietà termomeccaniche dei compositi ottenuti in relazione ai parametri di processo (temperatura, concentrazione di attivatore e iniziatore) e del tipo e concentrazione di fibre di rinforzo (carbonio, kevlar, basalto, poliammide). 

Questo progetto di tesi si propone di ottimizzare la produzione di fibre di nanochitina, abbondante biopolimero, attraverso il processo di filatura a umido. Le soluzioni di nanochitina saranno fornite nell'ambito di una collaborazione scientifica in corso, mentre lo studente si dedicherà alla progettazione e al perfezionamento di un apparato di filatura a umido. L'obiettivo principale sarà l'esplorazione sistematica dell'influenza di diversi parametri di filatura sulla formazione e sulle proprietà delle fibre. Tra questi parametri figurano la velocità di estrusione, la composizione del bagno di coagulazione, il rapporto di stiro e le condizioni di essiccazione. Lo studente procederà alla caratterizzazione delle fibre prodotte mediante rigorosi test meccanici (prove di trazione) e analisi morfologiche, avvalendosi di tecniche avanzate come la microscopia elettronica a scansione (SEM). Gli obiettivi del progetto comprendono lo sviluppo di un processo di filatura a umido ottimizzato, una comprensione approfondita delle correlazioni tra parametri di processo e proprietà delle fibre di nanochitina, nonché la realizzazione di una serie di fibre ad alte prestazioni accuratamente caratterizzate. I risultati di questa ricerca potrebbero trovare applicazione in svariati campi, dall'ingegneria biomedica alla bonifica ambientale, contribuendo così all'avanzamento e alla diffusione di materiali sostenibili e innovativi.

La tesi, frutto di una collaborazione con l'azienda Bioniks srl (Verona), ha come obiettivo lo studio di materiali derivati da scarti di produzione di bevande fermentate. Il materiale, detto SCOBY (da Symbiotic Culture of Bacteria and Yeast), è costituito prevalentemente da nanocellulosa batterica, e le sue proprietà dipendono dalla sua microstruttura, a sua volta strettamente correlata ai parametri del processo produttivo. Lo scopo del lavoro è la caratterizzazione di vari campioni di SCOBY forniti dall'azienda, per approfondire la conoscenza delle loro proprietà fisico-meccaniche e correlarle alla relativa microstruttura, in modo da individuare campi di applicazione promettenti. 

Il lavoro prevede l'indagine sperimentale e numerica del processo di pultrusione di compositi a matrice termoplastica reattiva. La tesi fa parte del progetto collaborativo INFRALight, il cui obiettivo è sviluppare un'infrastruttura di metropolitana leggera su rotaie in materiale composito per la circolazione di navette autonome molto leggere.

Il lavoro di tesi sarà svolto presso l'Institut Clément Ader (ICA), presso l'IMT Mines Albi (Albi, Tarn, Francia), in collaborazione con il prof. Olivier De Almeida.