Polimeri conduttivi

Big idea “Gli oggetti di dimensione nanometrica sono al confine tra il mondo quantistico e il mondo classico. Sufficientemente piccoli da esibire un comportamento quantistico, come gli atomi, sono di fatto costituiti da migliaia o milioni di essi. Al diminuire delle dimensioni gli effetti quantistici diventano sempre più importanti. Comprendere e sfruttare tecnologicamente il comportamento quantistico della materia è uno degli obiettivi fondamentali delle nanoscienze”

Il confine tra isolanti e conduttori elettrici non è così netto. Oggi, grazie ai progressi della scienza dei materiali, la gamma della conducibilità è estremamente modulata. La ricerca conduce verso materiali conduttori sempre più leggeri, economici e versatili. Si possono ottenere vetri, materiali ceramici, polimeri conduttori. Questi ultimi promettono interessanti applicazioni, cha spaziano dalla optoelettronica ai sensori di pressione da integrare nella pelle artificiale.

Polimeri conduttivi

In questa sezione è proposto lo studio delle proprietà elettriche di materiali polimerici, modificati su scala nanometrica, in modo da sviluppare una conducibilità dipendente dalla pressione a cui sono sottoposti. Questi materiali possono perciò essere utilizzati come sensori di pressione. In particolare, verrà studiato un polimero modificato detto Quantum Tunneling Composite (QTC). Il confronto con altri polimeri modificati, porta ad esporre il peculiare meccanismo di conduzione della carica del QTC, basato sul tunneling quantistico. Gli studenti possono cosi verificare personalmente un principio fondamentale della meccanica quantistica al lavoro!

I laboratori

Caratteristiche

1 – Il Quantum Tunneling Composite (QTC): da perfetto isolante ad ottimo conduttore

Le plastiche conduttive tradizionali si basano sul fenomeno della percolazione e la loro resistenza elettrica ha una risposta per lo più lineare alla pressione applicata entro un intervallo limitato di valori. Il QTC sfrutta invece fenomeni di tunnel quantistico modulando la propria resistenza in un range che copre 14 ordini di grandezza.

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Caratteristiche

2 – Realizzazione e caratterizzazione di un composto polimerico piezoresistivo

E’ possibile ottenere composti piezoresistivi ad effetto tunnel con diversi filler metallici in una matrice di PDMS. Viene qui proposto agli studenti di realizzare il proprio composto piezoresistivo ad effetto tunnel e successivamente di caratterizzarlo.

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Caratteristiche

3 – Materiali piezoresistivi e sensori di pressione

Un buon sensore deve possedere qualità come prontezza, sensibilità, riproducibilità, robustezza, etc. Viene proposto agli studenti di analizzare campioni di materiali piezoresistivi, tra cui il QTC e tessuti conduttivi nanotecnologici, valutando la possibilità di utilizzarli come sensori tattili per mani artificiali.
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NANOLAB è …

laboratori didattici divisi in quattro aree, corredati da videoguide, schede e approfondimenti, per introdurre le nanoscienze nel laboratorio scolastico.
corsi di formazione e kit formativo per permettere agli insegnanti di riprodurre gli esperimenti in aula.
seminari divulgativi tenuti da ricercatori per esporre le attuali prospettive nel campo delle nanoscienze e contestualizzare i laboratori didattici.

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Guido Goldoni insegna Fisica della Materia all’Università di Modena e Reggio Emilia.

In lingua italiana. Ingresso libero
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Alla scoperta delle nanotecnologie – la fisica alla nanoscala

maggio 10, 2016, 8:00pm

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