Descrizione

La stampa 3D di materiali ceramici è stata sviluppata successivamente a quella dei materiali polimerici e metallici a causa delle oggettive difficoltà rappresentate dalle elevate temperature di processo richieste dalla sinterizzazione di questi materiali. L’attività di ricerca propone un metodo semplice e innovativo che si basa sulla combinazione della tecnica “Fused Filament Fabrication” per materiali polimerici con quella della pirolisi di polimeri preceramici, conosciuta come “Polymer Derived Ceramics” (PDCs). Il processo prevede di stampare la struttura reticolare in plastica, impregnarla con la soluzione di polimero preceramico e di pirolizzarla in atmosfera controllata ottenendo la replica ceramica della struttura di partenza. L’attività prevede di studiare diversi tipi di polimeri organici (poliuretano, polivinilalcol, polietilene etc) e diversi tipi di polimeri preceramici (polisilossani, policarbosilani, polisilazani). Successivamente si studiano le condizioni più adatte per ottenere la struttura ceramica finale che viene caratterizzata con tecniche complementari (SEM; XRD; FT-IR etc.) e meccaniche (misura della resistenza a compressione/flessione, durezza, modulo elastico, densità, composizione chimica).

L’attività trova collocazione all’interno delle macro attività 2 poiché i lattici ceramici che si possono ottenere potrebbero trovare la loro principale applicazione come scaffold per la rigenerazione ossea. Ulteriori possibili applicazioni di questi componenti potrebbero essere la filtrazione di metalli fusi, o in generale per utilizzi ad alta temperatura in ambienti ostili.

L’attività svolta finora ha evidenziato, in ambito bio, la ottima biocompatibilità delle strutture in SiCN ottenute per infiltrazione/pirolisi di lattici in poliuretano con polisilazano. I lattici in SiCN, presentano gli elementi della struttura perfettamente densi (il che permette di ottenere valori di resistenza meccanica elevati e compatibili con le applicazioni previste). Le strutture in SiCN promuovono una veloce adesione delle cellule e la loro attivazione per la rigenerazione ossea.

Team

Referente: Gian Domenico Sorarù

Gruppo di lavoro:

• Ricercatori DII: Gian Domenico Sorarù, Antonella Motta

• Ricercatori esterni: Joshua M. Pearce, Venu Varanasi, Cekdar Vakif Ahmetoglu

• Tecnici: A. Conci, L. Zottele

• Assegnisti, borsisti: Yuejiao Yang

• Studenti PhD: Apoorv Sandeep Kulkarni

• Studenti di LM o LT: Andrea Plazzoli (LT), Pietro Mosca (LM)

Partner esterni coinvolti

• Istituzioni di ricerca straniere: Department of Electrical & Computer Engineering, Western University, Canada, Department of Materials Science & Engineering, Michigan Technological University, USA, Bone Muscle Research Center, University of Texas at Arlington, TX, USA, Izmir Institute of Technology, Urla, Izmir-Turkey, EMPA, Dübendorf, Svizzera