Caratterizzazione per mezzo di tecnica ottica e microtomografia a raggi X di superfici tessili ad elevata idrofobicità per celle a combustibile

Il lavoro affronta il tema della caratterizzazione dell'idrofobicità di superfici tessili ingegnerizzate, tramite misure di angolo di contatto statico. Le tecniche proposte, utilizzabili su ogni tipo di superficie, sono state nello specifico applicate allo studio dei Gas Diffusion Layer (GDL) e Micro-Porous Layer (MPL) che nelle celle a combustibile ad elettrolita polimerico sono utilizzati per favorire una corretta gestione dell'acqua. Data l'importanza di tale aspetto per le prestazioni delle celle, si stanno studiando nuovi tipi di GDL e MPL, che siano maggiormente idrofobici senza penalizzare le caratteristiche elettriche. In questo lavoro sono stati pertanto studiati quattro GDL e quattro MPL, differenti per il polimero fluorurato utilizzato. Sono stati analizzati sia con la tradizionale tecnica ottica della goccia sessile, che consiste nell'acquisire immagini laterali di gocce deposte sulle superfici di interesse e nel misurare l'angolo di contatto apparente tramite la cosiddetta axisymmetric drop shape analysis (ADSA), sia con la microtomografia a raggi X, pionieristica in questo ambito. La natura tessile di tali superfici rende infatti difficile misurare accuratamente l'angolo di contatto per mezzo della tecnica ottica, in particolare a causa della struttura trama-ordito che rende problematici alcuni passaggi dell'ADSA. La microtomografia a raggi X, offrendo una ricostruzione 3D e con risoluzione micrometrica del volume investigato, ha invece permesso di osservare in dettaglio la vera morfologia della goccia su un GDL. E' stato quindi possibile concludere che i risultati della tecnica ottica sono ragionevolmente attendibili circa la caratterizzazione del comportamento medio delle superfici testate, ma che essa non consente di apprezzare correttamente gli aspetti locali. Il confronto con la microtomografia ha permesso inoltre di comprendere su quali aspetti della tecnica convenzionale agire per renderla più adatta allo studio delle superfici tessili, ed il lavoro si conclude con una proposta di miglioramento dell'apparato sperimentale per acquisire in contemporanea più viste ottiche della coppia goccia-superficie.