Superfici autopulenti nanostrutturate

The aim of this thesis is to test the effectiveness of different nanotechnology selfcleaning treatments, applied on different materials in different contexts, and understand the possible applications and their potential use in design. The first part of the thesis shows the results of a research on nanotechnology in relation to the design and the importance of introducing an added value to the product, such as self-cleaning effect. It describes the chemical and physical principles underlying to the self-cleaning properties as photocatalysis, hydrophilicity or hydrophobicity. Then it presents the materials mainly studied to confer self-cleaning properties to the surfaces and the techniques that permit to obtain nano-structured films, in particular the Sol- Gel technology. The second part of the thesis presents the phase of experimentation. Laboratory tests were conducted in different samples treated with four different kind of Sol-Gel: titanium dioxide (TiO2), two different types of silicon dioxide (SiO2 sol 1st SiO2 sol 2) and a multi-layer of titanium dioxide (TiO2) plus silicon dioxide (SiO2), in order to verify the properties of self-cleaning in various conditions. In particular, photocatalytic property was analyzed through degradation organic dyes, then hydrophilic and hydrophobic properties were analyzed through contact angle technique. Finally, two series of tests were carried out in real conditions: on the roof of the Department of Chemistry, Materials and Chemical Engineering “Giulio Natta”, Politecnico di Milano at the headquarters of Mancinelli, and in Turate province of Como at Aderma Srl. Company. The third and final part of this thesis analyzes the effectiveness of each Sol-gel treatment tested, both in laboratory and outdoor. It shows which coating is more efficient and the right context of use of each substance. The last chapter illustrates a wide variety of possible applications for these real and innovative self-cleaning surfaces, that enhance the functionality of a product.

Obiettivo di questa tesi di ricerca è verificare l’efficacia di diverse film nanotecnologici autopulenti, effettuati su diversi tipi di materiali per analizzare in diversi contesti l’efficacia dei trattamenti e capire le possibili applicazioni e il loro potenziale utilizzo nel design. Nella prima parte della tesi sono riportati risultati di una ricerca effettuata sulle nanotecnologie in relazione al design e l’importanza di introdurre un valore aggiunto al prodotto come l’auto-pulizia. Sono stati descritti i principi chimici e fisici alla base delle proprietà autopulenti come la fotocatalisi, l’idrofilia e la idrofobia. Sono poi descritti i materiali maggiormente studiati per conferire proprietà autopulenti alle superfici e le tecniche che consentono l’ottenimento di film nano-strutturati ed in particolare la tecnologia Sol - Gel. Dalla fase di ricerca si è poi passati ad una seconda fase di sperimentazione durante la quale sono state condotte delle prove di laboratorio sui diversi campioni trattati utilizzando quattro differenti Sol-gel: biossido di titanio (TiO2), due diversi tipi di biossido di silicio (SiO2 sol 1e SiO2 sol 2) e un multistrato di biossido di titanio più biossido di silicio; per verificarne le loro proprietà di autopulizia in diverse condizioni; in particolare sono state analizzate la proprietà fotocatalitica, mediante la degradazione di coloranti organici, poi le proprietà idrofilica e idrofobica dei quattro trattamenti mediante un analisi di angolo di contatto, ed infine sono stati effettuati due serie di prove in condizioni reale all’esterno: le prove sul tetto del dipartimento di chimica, materiali e ingegneria chimica “Giulio Natta” del Politecnico di Milano presso la sede di Mancinelli, e le seconde prove eseguite a Turate provincia di Como nell’azienda Aderma Srl. Nella terza e ultima parte di questa tesi si analizza l’efficacia di ogni trattamento sol gel testato tanto nelle prove di laboratorio come nelle prove all’esterno per capire quale è stato il film più efficiente e il giusto contesto di utilizzo di ogni sostanza. Concludendo con l’ultimo capitolo che illustra un ampia varietà di applicazioni possibili, reali e innovative per queste superficie autopulenti che valorizzano la funzionalità di un prodotto.