Academic literature on the topic 'INGEGNERIA E SCIENZA DEI MATERIALI'

Con ingegneria tessutale (IT) si fa riferimento a un campo disciplinare che applica i principi dell’ingegneria e delle scienze della vita per la realizzazione di sostituti biologici che ripristinino, mantengano o migliorino le funzioni di tessuti o organi. Questo nuovo settore di ricerca e applicazione clinica, che attualmente consente di realizzare principalmente cute, cartilagine e osso semiartificiali, può in prospettiva sostituire le tecnologie dei trapianti di organi naturali. Ma l’ingegneria dei tessuti pone dei quesiti bioetici: alcuni di tipo generale, implicati anche da altre questioni di interesse bioetico, altri ad essa peculiari. Quesiti generali sono, per esempio, i limiti della donazione di tessuti e i rapporti tra il mercato e la scienza. Un problema che l’ingegneria dei tessuti pone invece con sfumature inedite verte sullo statuto da riconoscere ai prodotti bioartificiali: entità che utilizzano (in alcuni casi) tessuti umani, ma che si collocano al confine tra naturale e artificiale. Interessante è, inoltre, nella ridefinizione della coppia naturale/artificiale, il ruolo assunto dal diritto, che in particolare con le norme sulla brevettabilità del biologico - integra ormai la scienza nella definizione delle stesse realtà scientifiche, e che diventa, quindi, al pari della scienza, un elemento fatturale da sottoporre al vaglio etico. Data la novità della materia, l’articolo ha un intento essenzialmente descrittivo: l’esposizione dei più importanti conseguimenti dell’ingegneria dei tessuti e dei temi di interesse bioetico che esigono un dibattito.

Abstract. Due to the introduction of man-made sediment barriers along a river, the amount of sediment load entering the downstream river reach is different to that leaving the reach, and erosion processes occur downstream of the barrier itself. Designers are often required to take into account the scouring process and to include adequate protective measures against the local scour. This paper addresses the performance of bio-engineering protective measures against the erosion process. In particular, a green carpet, realized with real flexible vegetation, has been used as the protective measure against erosion processes downstream of a rigid bed. Analyses are based on experimental work carried out in a straight channel constructed at the laboratory of the Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale, Aereospaziale, dei Materiali, Palermo University (Italy).

Materials Science represents the natural convergence of hard scientific disciplines such as Physics Mathematics and Chemistry whom synergic contribution to its definition and evolution is at the basis of huge technologic development observed during the last few decades. The wide variety of materials under investigation by this discipline is both strategic for the economy of a Nation as well as a fundamental aspect of everyday life. Among the most relevant ones so far proposed, many advanced materials are organic-based or, in other words, constituted by molecules or organic polymers, not only for their application potential, low costs and preparation flexibility but also for their processability and limited environmental impact.

RiassuntoL’autore nel trattare i temi del diritto moderno, che attraversano la stessa rivista Società e Diritti, propone di ricorre ad una nuova scienza: la socio-informatica giuridica. La rivoluzione della società dell’informazione – guidata dalle multinazionali anglofone – modificherà il contesto dell'applicazione e dell'interpretazione della legge, occorre analizzare la capacità dei giuristi di dettare le condizioni materiali e simboliche che consentiranno all'informatica di modificare il sistema giuridico e di accelerare il cambiamento anche in questo settore.

RiassuntoL’autore nel trattare i temi del diritto moderno, che attraversano la stessa rivista Società e Diritti, propone di ricorre ad una nuova scienza: la socio-informatica giuridica. La rivoluzione della società dell’informazione – guidata dalle multinazionali anglofone – modificherà il contestodell'applicazione e dell'interpretazione della legge, occorre analizzare la capacità dei giuristi di dettare le condizioni materiali e simboliche checonsentiranno all'informatica di modificare il sistema giuridico e di accelerare il cambiamento anche in questo settore.Parole chiave: Europa, giustizia, socio - informatica giuridica

Nell’ambito della realizzazione di opere di ingegneria civile, quali edifici, reti stradali in un contesto di tessuto connettivo urbano e non, l’impiego di cementi fotocatalitici si colloca nel contesto attuale in cui è necessario coniugare esigenze di valorizzazione del patrimonio esistente e di nuova edificazione con le problematiche derivanti dall’inquinamento e di durabilità anche estetica. Attraverso il processo fotocatalitico si è in grado di ridurre le concentrazioni di inquinanti fotochimici in aria, mantenere le superfici pulite, bianche nonché attive nella cattura e nello smaltimento di composti sotto forma di sali dilavati. Di qui la scelta di abbinare alle consuete caratteristiche di impiego di un cemento tradizionale le proprietà derivanti dal processo ossidativo fotocatalitico, nel sincretistico approccio dell’impiego di cementi additivati con TiO2. Le possibili applicazioni comprendono numerose opere di ingegneria civile. Le realizzazioni su cui si è indagato hanno coinvolto la messa a punto, dapprima, di miscele di calcestruzzo drenante con cemento fotocatalitico, con aggregati naturali e/o riciclati, per pavimentazioni stradali e la realizzazione di provini per lo studio in laboratorio di fotocatalisi. Si è quindi proceduto a studiare applicazioni in campo prova di calcestruzzo drenante e calcestruzzo drenante fotocatalitico, di materiali fotocatalitici, tra cui un rasante e pitture, per l’applicazione su superfici in ambiente outdoor ed indoor, quali su pareti di una galleria stradale, di prodotti fotocatalitici per la applicazione a freddo su pavimentazione, in particolare, di tipo autostradale. Per quanto concerne la messa a punto delle miscele, il calcestruzzo drenante è stato oggetto di studio in laboratorio calcestruzzi per il raggiungimento di adeguate proprietà meccaniche ed idrauliche di permeabilità, nonché sono state analizzate le proprietà in termini di abbattimento di inquinanti organici ed inorganici, attraverso prove in modalità plug-flow, seguendo la attuale normativa italiana aggiungendo tuttavia prove realizzate in modalità batch, proponendo un modello per la caratterizzazione dei materiali e dei campioni provenienti da opere realizzate con cementi fotocatalitici attraverso parametri cinetici e di adsorbimento. Sono stati condotti studi sull’analisi per immagini, approfondendo le indagini tramite scansioni in 2D e 3D, dimostrandone l’utilità di impiego. Relativamente agli studi su grande scala, sono state progettate e verificate metodologie di lavoro atte a monitorare, isolare, indagare i parametri ritenuti fondamentali nello studio di applicazioni di questo tipo. Si presentano i risultati di realizzazioni e monitoraggio relativi ad una pavimentazione realizzata in calcestruzzo drenante fotocatalitico, rivestimenti per gallerie, applicazione di prodotti su pavimentazione autostradale.
In civil engineering works, such as realization of new buildings and road networks, the application of photocatalytic cement is functional to the aesthetic conservation and to the abatement of pollutant concentrations, both for existent constructions and for new ones. Photocatalytic process allows to reduce concentrations in air of photochemical pollutants and to keep the surface white and clear. Also, it is capable to capture and dispose of compounds as innocuous salts. For these reasons, taking into account the joint of oxidative photocatalytic process and traditional cement turns to be useful in application of cement with the admixture of TiO2. A wide and significant contribution can be given to the environmental aspects among sustainable constructions. On the one hand, pervious concrete mix design and photocatalytic pervious concrete, mortars and paints specimens were tested in laboratory in order to evaluate the mechanical characteristics and photocatalytic activity. Pervious concrete pavements were studied for the realization as road infrastructures, also replacing natural aggregate with recycled ones. On the other hand, pervious concrete and photocatalytic pervious concrete were tested on field. Their activity and capability to drain water were verified. An experimental research was carried out inside a highway tunnel painted with photocatalytic coatings: paints and a coat. Photocatalytic coatings and grout were applied to highway road surface, on field. Environmental properties of photocatalytic pervious concrete were tested considering the abatement of organic and inorganic compounds in plug-flow tests, as recommended by Italian regulations. Batch tests and a related model are proposed for the characterization of photocatalytic materials by kinetic and adsorption parameters. Analyses on images, 3D and 2D scans were run. Their results are extremely useful for evaluating materials’ surfaces, referring to the high specific surfaces and corresponding depollution performances of this concrete. Finally, monitoring systems were designed and verified in order to study and evaluate the proper parameters which are considered to be the ones that control applications on field. Results from applications and monitoring systems of a photocatalytic concrete pavement, a tunnel and a highway pavement are showed.

1999/2000
La ricerca per l'edilizia ha sempre avuto sviluppi difficili e controversi, specialmente per quella ancora distante da immediate applicazioni produttive e commerciali; tuttavia esiste una tendenza verso studi rivolti alla caratterizzazione e al comportamento dei materiali. Nel campo dei nuovi materiali e delle possibili mescolanze tra materiali diversi in uno stesso elemento, la ricerca sembra essersi rapidamente spostata da un puro studio di miglioramento delle prestazioni di tipo meccanico o dell'estensione dell'affidabilità, a concetti di prodotto tendenti ad offrirsi come semi-componenti e componenti edilizi, o come manufatti evoluti. Le soluzioni composite sono sempre esistite in edilizia in una vasta ricchezza di casi; vi è quindi una predisposizione degli operatori ad accettare formule e sequenze operative diverse per la costruzione di parti rilevanti degli edifici. In questo senso, con i materiali compositi si amplia prevalentemente il mercato dei possibili utenti della moderna tecnologia, estendendo la possibilità di scelta, anche migliorativa, rispetto alle prestazioni mediamente offerte dai materiali tradizionali. Dagli anni '70 fino ad oggi si sono aperte fondamentalmente due strade per migliorare le prestazioni dei componenti cementizi: l'impiego di fibre di rinforzo e l'impregnazione con polimeri organici. In Italia stanno riscuotendo particolare interesse i calcestruzzi e le malte fibrorinforzati in quanto l'esperienza finora acquisita ha già dimostrato il contributo del rinforzo fibroso in funzione del tipo di composito cementizio. Tra gli sviluppi futuri delle fibre e del relativo composito sono ipotizzabili i seguenti affinamenti: nuovi tipi di fibre polimeriche con caratteristiche modificate; variazione della geometria e della morfologia delle fibre; trattamenti superficiali; messa a punto di miscele contenenti fibre e additivi di lavorazione; sviluppo di nuove tecniche di produzione dei manufatti. Particolarmente interessante risulta essere l'utilizzazione delle fibre quale rinforzo di materiali cementizi. Infatti, la necessità di studiare e sperimentare innovativi materiali fibrorinforzati per l'edilizia nasce da richieste del mercato edile ben precise e sempre più insistenti, mirate al superamento del vincolo del peso e al conseguimento di livelli prestazionali sempre più elevati tali da consentire, a progettisti e produttori di manufatti, la realizzazione di soluzioni sempre più innovative e funzionali. Non va, inoltre, dimenticato che da quando l'asbesto è stato bandito dal mercato (1992), la necessità di trovare una tecnologia alternativa ad un prodotto così ampiamente utilizzato ha ulteriormente incentivato la ricerca verso un materiale fibroso alternativo, atossico e non nocivo per la salute dell'uomo. Alla luce di queste considerazione e richieste specifiche, il Dottorato di Ricerca di in Ingegneria e Scienza dei Materiali del XIII ciclo è stato intrapreso con l'esplicito obiettivo di acquisire una conoscenza approfondita ed aggiornata delle problematiche relative ai materiali a base cementizia fibrorinforzati. Questo lavoro va ad inserirsi all'interno di un contesto sperimentale in cui fortissima è la necessità di definire, quanto prima, le linee guide di riferimento per la produzione, l'applicazione e l'utilizzo di malte e calcestruzzi fibrorinforzati. Infatti, tutta la catena produttiva che va dal confezionatore dei premiscelati all'utilizzatore finale deve essere ripensata ed adeguata alle nuove esigenze. Vista la vastità dell'argomento, è stato inizialmente indispensabile intraprendere un'estesa ricerca bibliografica che ha permesso di delineare un preciso e dettagliato stato dell'arte dei materiali fibrorinforzati a base cementizia. Quindi, si è focalizzata l'attenzione sulle fibre polimeriche e fra queste hanno suscitato il maggior interesse quelle in PV A- Poli(Vinil Alcool). Ci si è orientati verso questa scelta poiché, fino a questo momento, i risultati ottenuti utilizzando questo tipo di fibre, sono stati decisamente incoraggianti, ancorché i margini di miglioramento risultino notevoli. Infatti, materiali cementizi rinforzati con fibre di PV A potrebbero potenzialmente costituire un'alternativa alla tecnologia che faceva uso di fibre di asbesto, dal momento che garantiscono non solo un prodotto atossico e non nocivo per la salute dell'uomo ma anche un comportamento meccanico potenzialmente buono. Durante lo svolgimento di questa ricerca, non ci si è dedicati esclusivamente alla caratterizzazione e alla sperimentazione dei materiali cementizi fibrorinforzati ma, parallelamente, si è deciso di affrontare il problema della durabilità di tali prodotti; infatti, si è ritenuto limitato uno studio, seppur approfondito, di tutti quegli aspetti precedenti alla messa in opera di un materiale, senza valutare poi il degrado a cui queste applicazioni potrebbero andare incontro. Questi materiali, sia che vengano utilizzati per il miglioramento prestazionale di nuove opere (ad esempio pavimentazioni industriali, intonaci, shotcrete etc.) sia che vengano impiegati in ripristini o restauri di strutture degradate, saranno comunque soggetti ad un deterioramento che deve essere conosciuto e controllabile. Se poi, come nel secondo caso, servono a ripristinare una situazione di per sé già ammalorata, allora, la conoscenza delle cause e dello sviluppo del degrado presente sulla struttura preesistente diventa essenziale per un appropriato intervento. Infatti, si deve tenere nella giusta considerazione un'applicazione dei materiali fibrorinforzati che sta riscuotendo un successo sempre crescente: si tratta del recupero, ripristino e restauro non solo di costruzioni in calcestruzzo armato e storicamente recenti, ma anche di monumenti ed edifici storici che, sottoposti ad agenti atmosferici aggressivi, eventi sismici disastrosi o semplicemente a cambiamenti d'uso, necessitano di un intervento duraturo, che non appesantisca la struttura e che non ne trasformi irrimediabilmente la natura e la filosofia costruttiva originaria. Per monitorare correttamente una situazione di degrado e condurre un'indagine diagnostica accurata è indispensabile una conoscenza adeguata dell'applicabilità delle tecniche non distruttive e delle informazioni che da queste si possono ottenere. D'altra parte, una corretta applicazione della metodologia del restauro presuppone una adeguata conoscenza, preliminare al progetto di intervento, dei dati materiali e storici che connotano e denotano la specificità culturale conservativa del manufatto oggetto dell'intervento. Da qui è nata l'esigenza di approfondire tale argomento avviando una complessa indagine sperimentale condotta presso i laboratori dei Dipartimenti di Ingegneria dei Materiali e Chimica Applicata e di Ingegneria Civile dell'Università di Trieste. In questa fase, si è verificato l 'utilizzo, l'applicabilità e l'efficacia di alcune delle più importanti tecniche di indagine non distruttive attualmente impiegate nell'ingegneria civile. Inoltre, si è voluto verificare le potenzialità di queste tecniche quale metodo per la caratterizzazione dei diversi materiali da costruzione. Vista l'importanza rivestita dalla pietra d'Istria nello sviluppo architettonico del nord est italiano, ed in particolare della repubblica di Venezia, un'accurata indagine è stata avviata proprio su questo materiale. Parallelamente sono state effettuate una serie di campagne diagnostiche realizzate in vari cantieri italiani e non (vedi allegato) che hanno permesso di verificare sul campo l'efficacia di questo tipo di prove. I risultati raccolti ed elaborati in questi tre anni sono riportati in questa tesi di Dottorato di Ricerca.
XIII Ciclo
1971
Versione digitalizzata della tesi di dottorato cartacea.

2007/2008
Gli incendi ogni anno provocano danni ingenti, la morte di numerose persone ed enormi perdite economiche. Analizzando le statistiche si può vedere come il rapporto tra morti soffocati e morti carbonizzati arriva ad essere 5 a 1. L’attributo di ritardante è duplice: ha un valore temporale, cioè indica la possibilità di rallentare lo svilupparsi di fumo permettendo l’azione antincendio e l’evacuazione degli ambienti interessati dall’incendio; ha poi anche un significato spaziale indicando la possibilità di contenere l’incendio nell’ambiente in cui si è sviluppato evitandone il propagarsi. È possibile agire sulla natura dei materiali e degli elementi di separazione tra ambienti in modo che in caso di incendio possano ritardare l’incendio consentendo alle persone di salvarsi. Il presente lavoro di tesi, avente come scopo primo lo sviluppo di sistemi ritardanti di fiamma trasparenti, ha cercato di semplificare le composizioni dei sistemi attualmente usati e sviluppare processi con produttività maggiori di quelle attuali. Sono stati scelti i silicati alcalini idrati, ritenuti i materiali più interessanti a tale scopo dal punto di vista del rapporto prestazioni/prezzo. Inoltre essi sono completamente inorganici e non sviluppano alcuna sostanza tossica durante il riscaldamento, come invece accade per materiali alternativi a base polimerica. Lo studio di differenti composizioni di silicati alcalini e delle loro proprietà tramite tecniche come reometria, spettroscopia Raman, spettroscopia VIS, NMR in bassa risoluzione, ha permesso di ottenere una composizione con proprietà ritardanti di fiamma, testate in scala, che successivamente è stata utilizzata per realizzare un processo alternativo ad elevata produttività.
XXI Ciclo
1974

The difference in purity, particle size, microstructure, and thermo-chemical stability of three commercially available hydroxyapatite powders are found to play an important role during their consolidation using Spark Plasma Sintering (SPS) as well as strongly affect the characteristics of the resulting sintered bodies. A fully dense material without secondary phases was obtained by SPS at 900°C, when using the relatively small sized, with refined grains and high purity powders. The sintered product, consisting of sub-micrometer sized hydroxyapatite grains, displayed optical transparency and good mechanical properties. In contrast, the higher temperature levels (up to 1200 °C) needed to sinter powders with larger particles, or finer ones which contain additional phases, lead to products with coarser microstructures and/or significant amount of β-TCP as a result of HAp decomposition. Optical characteristics, hardness and elastic modulus of the resulting sintered samples are correspondingly worsened. Thanks to the favorable response bioglass materials display during their interaction with biological tissues, they have become one of the most important and investigated class of ceramics for biomedical application. In particular, as a consequence of the several chemico-physical phenomena involved at the glass-physiological fluids interface, a bone-like hydroxycarbonate apatite (HCA) layer is formed on the biomaterial surface, so that a strong bond between the latter one and tissues can be established. It is well known that mechanical and biological properties of bioactive glasses are significantly affected by the relative amounts among the different oxide constituents as well as the sintering conditions adopted to consolidate the initial amorphous powders. One of the most important aspect to consider in this regard is represented by the tendency of the material to crystallize during heat treatments, as the extensive crystallization of the bioglass negatively influence its bioactivity properties. In particular, the onset time for the formation of the HCA layer during glass exposure to a simulated body fluid (SBF) solution is delayed by crystallization.

2006/2007
STUDIO SPERIMENTALE SULLA ADESIONE DELLA VETROCERAMICA A SUBSTRATI TRADIZIONALI ED INNOVATIVI IN CLINICA PROTESICA. La protesi fissa è in grado di ripristinare con successo la salute dei tessuti orali con estetica e funzionalità stabili nel tempo. La ceramica, introdotta in odontoiatria da oltre due secoli, con la sua applicazione nella tecnica metallo-ceramica occupa da cinquant’anni una parte preponderante di questa branca dell’odontoiatria protesica; i materiali ceramici infatti sono divenuti sinonimi di estetica, resistenza nell’ambiente orale e biocompatibilità e la loro intrinseca fragilità è stata superata grazie allo sviluppo di sottostrutture di supporto con idonee proprietà meccaniche quali appunto sono le leghe metalliche. Attualmente l’odontoiatria protesica ha ricevuto una forte spinta verso le ricostruzioni ceramiche definite “metal free” o “ceramica integrale” e tra i materiali più innovativi attualmente usati in clinica protesica, spicca la zirconia, un materiale ceramico ad alta resistenza che viene proposto come supporto alternativo al metallo per il rivestimento vetroceramico nei restauri destinati a tutti i settori del cavo orale. La delaminazione del rivestimento vetroceramico è un’evenienza non rara che riguarda tutti i tipi di substrati. Tali fratture pregiudicano la funzione e compromettono l’estetica e trovano soluzione definitiva solo con la sostituzione del manufatto. Con questa tesi di dottorato ci siamo prefissi l’obiettivo di mettere a confronto l’adesione metallo-ceramica e l’adesione zirconia-vetroceramica attraverso lo studio di un numero rilevante di campioni sottoposti ad una serie di prove di laboratorio significative per il confronto preclinico e predittive del comportamento clinico. Sono stati costruiti 195 campioni in metallo-ceramica (lega IPS d.SIGN® 30 Williams Alloy U.S.A., vetroceramica IPS d.SIGN Ivoclar-Vivadent, Liechtenstein) da 13 operatori odontotecnici diversi. I campioni, suddivisi in 15 gruppi diversificati per procedure di fusione-rifinitura della lega e cottura della ceramica, sono stati sottoposti a test flessione a tre punti secondo normativa UNI-ISO 9693 [1], seconda edizione aprile 2001; le superfici di distacco sono state esaminate al microscopio elettronico a scansione. Successivamente sono state eseguite analisi profilometrica e prove di microdurezza su superfici della stessa lega con diversa rifinitura superficiale. Sono stati inoltre costruiti 25 campioni in zirconia (Zirkonzahn®, Brunico (Bz), Italy) sui quali è stato applicato uno strato di vetroceramica compatibile (Ice Zirkon Keramic, Zirkonzahn® Bz-Italy) con tecnica di stratificazione tradizionale analogamente ai campioni metallici, per essere sottoposti a prove di taglio. Le superfici di distacco sono state successivamente esaminate al SEM e sottoposte ad analisi EDX e spettroscopia Raman. I risultati di questa ricerca dimostrano la validità del legame metallo-ceramico con una lega Co-Cr indipendentemente dalla manualità dell’operatore (40,15±9,28 MPa media complessiva) evidenziandone però la componente micromeccanica come già riportato in letteratura (Hammad IA e Stein RS, 1990; Lubovich RP e Goodkind RJ, 1977; Barghi JN et al., 1987); di questo aspetto gli operatori devono tener conto: nella lavorazione delle leghe di base per ricostruzioni di protesi fissa l’attenzione andrà posta al massimo rispetto dei trattamenti superficiali che precedono l’applicazione della ceramica. L’adeguata forza di adesione tra metallo e ceramica è stata determinata dalla normativa ISO quando il distacco avviene sopra ai 25 MPa mentre una adeguata forza di adesione per i sistemici totalmente ceramici non è stata ancora definita (Al-Dohan HM et al., 2004). L’introduzione della zirconia quale materiale ceramico per la costruzione di sottostrutture per protesi fisse ha posto l’attenzione sulla difficoltà a realizzare un valido legame con i rivestimenti ceramici in uso. L’ittria-zirconia presenta un modulo di elasticità di 220 GPa (come la lega Co-Cr) ed offre una resistenza a flessione che varia a seconda dei sistemi di produzione tra 800 e 1200 MPa, la più alta tra le sottostrutture ceramiche, ed è ritenuta idonea a ricostruzioni anche nei settori posteri per ponti di più elementi (Raigrodski AJ, 2004). I nostri risultati sull’adesione tra un supporto in ittria-zirconia e il rivestimento di vetroceramica compatibile hanno riportato una media di 29,53 MPa (±13,97) mostrando un comportamento in linea con i dati della letteratura per lo stesso tipo di materiali e tecnica di costruzione (Al-Dohan HM et al., 2004; Aboushelib MN et al., 2005). Se confrontiamo questi valori con i sistemi in metallo-ceramica è evidente che molti campioni non superano il limite minimo indicato di 25 MPa soprattutto a causa della rottura a basso carico a livello della vetroceramica probabilmente a causa di difettosita' interne (bolle e porosità). Emerge pertanto la grande importanza dell’applicazione della ceramica che, come riportato dalla letteratura (Dundar M et al., 2007), richiede una grande attenzione tecnica poiché in grado di influenzare pesantemente il risultato finale, soprattutto in un sistema “delicato” come quello zirconia-vetroceramica che dimostra in generale valori di adesione più bassi rispetto ai sistemi metallo-ceramici. Bibliografia: 1: UNI EN ISO 9693 “Sistemi per restaurazioni dentali di metallo-ceramica” Norma Italiana Seconda Edizione Aprile 2001 Aboushelib MN, de Jager N, Kleverlaan CJ. Microtensile bond strength of different components of core veneered all ceramic restorations. Dent Mater 2005; 21, 984-991. Al-Dohan HM, Yaman P, Dennison JB, Razzoog ME, Lang BR. Shear strength of core-veneer interface in bi-layered ceramics. J Prostht Dent 2004;91:3439-55 Barghi N, McKeehan Whitmer M, Aranda R. Comparison of fracture strength of porcelain-veneered to high noble and base metal alloys. J Prosthet Dent 1987; 57: 23-25. Dundar M, Ozcan M, Gokce B, Comlekoglu E, Leite F, Valandro LF. Comparison of two bond strength testing methodologies for bilayered all-ceramics. Dent Mater 2007; 23(5):630-6 Hammad IA, Sheldon Stein R. A qualitative study for the bond and colour of ceramometals. Part I. J Prosthet Dent 1990; 63, 643-53. Lubovich RP, Goodkind RJ. Bond strength studies of precious, semiprecious and nonprecious ceramic-metal alloys with two porcelains. J Prosthet Dent 1977; 37, 3: 288-99. Raigrodski AJ. Contemporary materials and technologies for all-ceramic fixed partial dentures: A review of the literature. J Prosthet Dent 2004;92,:557-62.
XIX Ciclo
1972

2007/2008
Si tratta della messa a punto di un nuovo metodo di indagine per la descrizione del comportamento a fatica di materiali plastici compositi. Il lavoro è stato completato con la formulazione di un modello matematico in grado di descrivere il comportamento dei materiali.
XXI Ciclo
1973

2006/2007
The three-dimensional visualization of the inner microstructural features of objects and materials is an aspect of relevant interest for a wide range of scientific and industrial applications. X-ray computed microtomography (μ-CT) is a powerful non-destructive technique capable to satisfy these needs. Once the complete reconstruction of the sample is available, a quantitative characterisation of the microstructure is essential. Through digital image processing tools, image analysis software or custom developed algorithms, it is possible to obtain an exhaustive geometrical, morphological and topological description of the features inside the volume, or to extract other particular parameters of interest (e.g. porosity, voids distribution, cell size distribution, average struts length, connectivity between the cells, tortuosity). This thesis was carried out at the third-generation Elettra Synchrotron Radiation Facility (Trieste, Italy), where a hard X-ray imaging beamline is available. The experience developed at this beamline has leaded scientists to design a complementary state-of-the-art μ-CT facility based on a micro-focus X-ray source, working both in absorption and phase contrast mode. In this dissertation a detailed description of this facility is given together with a rigorous characterization of the imaging system capabilities, in terms of the actual achievable spatial resolution, in order to optimize the working parameters for the different experiments. The main artefacts that concur to the degradation of the quality of the reconstructed images have been considered (e.g. beam hardening effects, ring artefacts, uncertainness associated with the cone-beam geometry): procedures are presented in order to eliminate, or at least to reduce, the causes of these artefacts. The aspects related to the digital image processing of the reconstructed data are intensively developed in this study: appropriated methodologies have been elaborated capable to deal with the different three-dimensional data of complex porous media, providing a correlation between the microstructure and the macroscopic behaviour of the observed materials. Three representative examples obtained with the described methods are used to demonstrate the application of μ-CT, combined with the developed image processing tools, to material science: the geometrical and morphological characterisation of polyurethane foams employed in the automotive industry due their vibro-acoustic properties; a new approach to characterize the resonance spruce wood microstructure in order to study its acoustical behaviour; finally, the possibility of revealing defects in hybrid-friction stir welded aluminium joints, guiding the optimization of the process parameters.
La visualizzazione tridimensionale della struttura interna di oggetti e materiali costituisce un aspetto di notevole interesse per una ampia gamma di applicazioni scientifiche ed industriali. La microtomografia computerizzata a raggi X (μ-CT) rappresenta una potente tecnica di indagine adeguata a soddisfare tali richieste. Una volta completata la ricostruzione del campione in esame, è essenziale poter fornire una caratterizzazione quantitativa della microstruttura evidenziata. Attraverso gli strumenti messi a disposizione dalle moderne tecniche di analisi di immagine, per mezzo di software dedicati o algoritmi personalizzati, è possibile ottenere una descrizione esaustiva della geometria, morfologia e topologia degli elementi microstrutturali presenti, che consenta l’estrazione dei parametri di interesse per la particolare applicazione (porosità, distribuzione dei vuoti, dimensione degli elementi, lunghezze caratteristiche, grado di interconnessione, tortuosità etc.). Il presente lavoro di tesi è stato svolto presso il laboratorio di luce sincrotrone di terza generazione Elettra (Trieste, Italia), dove è disponibile una linea sperimentale dedicata all’imaging con raggi X duri. L’esperienza acquisita da parte dei ricercatori di questa linea ha consentito poi la progettazione di una stazione per μ-CT complementare, allo stato dell’arte e basata su una sorgente di radiazione a microfuoco, capace di operare con modalità di raccolta delle immagini sia in assorbimento sia in contrasto di fase. In questa tesi viene fornita una dettagliata descrizione della stazione, accompagnata da una rigorosa caratterizzazione del sistema impiegato per l’acquisizione e la ricostruzione delle immagini, in termini di risoluzione spaziale raggiungibile, così da consentire l’ottimizzazione dei parametri critici di lavoro nelle differenti condizioni sperimentali. Vengono poi presi in considerazione i principali artefatti che contribuiscono al deterioramento della qualità delle immagini ottenute (come il beam hardening, gli artefatti ad anello, gli artefatti legati all’incertezza geometrica associata al fascio conico etc.): vengono quindi proposti dei metodi per l’eliminazione, o almeno la riduzione, delle cause che li determinano. Nella tesi inoltre sono sviluppati in maniera approfondita gli aspetti connessi al trattamento dei dati digitali raccolti: sono state infatti elaborate delle metodologie appropriate, capaci di trattare i diversi tipi di dato provenienti dall’analisi di mezzi porosi, determinanti per la comprensione della correlazione tra la microstruttura del materiale ed il suo comportamento macroscopico. Infine, vengono proposti tre esempi rappresentativi per dimostrare l’efficacia dell’applicazione della μ-CT, in combinazione con gli strumenti di analisi di immagine messi a punto, alla scienza dei materiali: la caratterizzazione geometrica e morfologica di schiume di poliuretano impiegate nell’industria automobilistica come isolante vibro-acustico; un nuovo approccio rivolto alla caratterizzazione della struttura del legno di risonanza al fine di studiarne il comportamento acustico; la possibilità di mettere in luce i difetti in giunti di saldatura di leghe d’alluminio realizzati con la tecnica ibrida friction stir welding/TIG in maniera da ottimizzare i parametri di processo.
XX Ciclo
1978

2006/2007
Il seguente lavoro di tesi di dottorato è inerente alla progettazione, modellizazione, caratterizzazione di uno sensore MEMS (Micro Electro Mechanical System) per misure calorimetriche su cellule. Sono stati progettati diversi dispositivi simulandone, in diversi casi, le scelte progettuali atte a migliorare le caratteristiche del sensore. Sono state simulate anche scelte che a causa della tecnologia usata non sono state applicate, ma con tecnologie differenti potrebbero andare a migliorare il sensore. In conclusione tutte le scelte progettuali indagate, ed in alcuni casi anche applicate ad un dispositivo realizzato, si possono suddividere in tre tipologie di scelte: scelta di materiali, scelta di soluzioni tecniche per ridurre la dispersione termica e scelte per incrementare il segnale direttamente dal dispositivo Dopo aver progettato e simulato i dispositivi sono andato studiare un metodo per poter rilevare il segnale elettrico adatto ad acquisire intensità molto basse. Lo studio è partito da semplici amplificatori e poi si è rivolto a metodi atti a minimizzare il rumore come l’amplificatore ad aggancio di frequenza coordinato con l’optical chopper e con l’electrical chopper. Questi sistemi alla fine sono stati studiati in modo tale da ottenere una massimizzazione del segnale. Sono stati caratterizati i dispositivi realizzati, andando a cercare la minima potenza termica sensibile da questi. I risultati sono che utilizzando le tecniche sopra descritte, sono riuscito a misurare potenze dell’ordine dei 25 nW valore molto promettente. I dispositivi sono stati testati anche in liquido e i risultati ottenuti dimostrano che non ci sono effetti di cortocircuitazione tra gli elettrodi e quindi possono essere usati tranquillamente in ambiente acquoso. In conclusione in questo lavoro di dottorato è stato sviluppato un dispositivo atto a misurare potenze termiche erogate dell’ordine di decine di nW, si sono identificati ed ottimizzati processi di self-reparing per ripristinare dispositivi non conformi al progetto, si sono identificate delle metodologie per effettuare la caratterizzazione dei dispositivi applicabili poi in seguito anche alla misura vera e propria, è stato intrapreso lo studio di una ottimizzazione del processo per la fabbricazioni di barriere da fotopolimerizzazione al laser e sono state proposte delle soluzioni, testate solamente via simulazione ad elementi finiti, che garantirebbe degli incrementi sulla intensità del segnale notevoli.
XX Ciclo
1976

L’ingegneria dei tessuti rappresenta un fertile campo di ricerca per lo sviluppo di dispositivi innovativi in grado di andare oltre i limiti associati alle protesi convenzionali e in grado di fornire specifiche caratteristiche che favoriscano una positiva integrazione con l’organismo, adattandosi alle modificazioni fisiologiche di quest’ultimo. Diversi sono i biomateriali e le tecniche di produzione attualmente in studio; in questo contesto l’impiego di polimeri bioriassorbibili, processabili mediante elettrofilatura, sembra rappresentare un approccio di sicuro interesse. La caratteristica struttura di network fibroso, risultato di tale metodica, fornisce una promettente prospettiva applicativa per l’ingegneria dei tessuti. Tale architettura replica infatti la naturale struttura tridimensionale della matrice extracellulare, elemento altamente dinamico necessario per l’integrità e le funzioni metaboliche dei tessuti. Lo studio evidenzia l’importanza di una specifica architettura dei supporti prodotti sulla risposta cellulare, in particolare il confronto di matrici elettrofilate di policaprolattone con proprietà meccaniche e strutturali simili, ma con diversa dimensione delle fibre e dei pori ha permesso di osservare come fibre micrometriche favoriscano l’attività di cellule endoteliali umane da vena di cordone ombelicale, rispetto al caso di fibre sub-micrometriche. Una simile architettura è stata quindi riprodotta per la realizzazione di protesi di valvole cardiache bioriassorbibili. La funzionalità dei dispositivi proposti è stata valutata mediante duplicatore di impulsi e indagine cinematografica; le differenze nelle condizioni sperimentali di deposizione sono state quindi discusse alla luce dei risultati acquisti. Sono state inoltre realizzate matrici nanoibride elettrofilate impiegando sia nanofibre che nanotoubi di carbonio e valutandone le caratteristiche morfologiche risultanti e le proprietà meccaniche. Data la particolare natura del filler considerato, è stata condotta anche una caratterizzazione elettromagnetica con lo scopo di mettere in luce le variazioni delle proprietà di conducibilità dei nanoibridi in funzione della concentrazione del filler stesso. Come ulteriore risultato, per ora preliminare, è stata infine valutata la possibilità di proporre un modello in vitro di barriera emato-encefalica seminando su entrambi i lati della matrice elettrofilata cellule endoteliali da microcircolo cerebrale di ratto e astrociti. Tale studio si inquadra come naturale prosecuzione del presente lavoro, essendo ampiamente discussa la variazione di permeabilità della barriera emato-encefalica quando esposta a determinati campi elettromagnetici.
Tissue engineering can be regarded as a promising approach for the development of novel prosthetic devices able to overcome the intrinsic limitations of currently implanted prostheses. Moreover, a positive response can be promoted, showing a potential adaptation of the device to the host modifications. Several biomaterials and production techniques are considered, although the optimal strategy to address this issue is still lacking. In this scenario bioresorbable polymers processed by electrospinning seem to furnish valuable results. The typical non-woven structure, as resulted of the above mentioned process, can lead to an applicative perspective for tissue engineering, resembling the natural three-dimensional structure of the extra-cellular matrix, necessary for the integrity and metabolic functions of tissues. This study shows the influence of scaffold architecture on cell response; the comparison of electrospun poly(ε-caprolactone) membranes with similar mechanical and structural properties, but different fiber and pore sizes highlighted micrometric fibers as a better environment for human umbilical vein endothelial cells with respect to sub-micrometric ones. A similar architecture was reproduced for bioresorbable heart valve prostheses. The functional assessment of the proposed devices was investigated by means of pulse duplicator and cinematographic analysis; different experimental electrospinning conditions were discussed starting from the acquired results. Electrospun nanohybrids were also produced and characterized using carbon structures (carbon nanofibers or carbon nanotubes) as fillers. Due to the electrical properties of the filler, an electromagnetic characterization was also addressed in order to investigate the relationship between conductivity and filler concentration. Finally, electrospun mats were evaluated as an in vitro model of the blood brain barrier seeding rat cerebro-microvascular endothelial cells and hyppocampal astrocytes on both sides of the mats. These topics represent the future development of this work, being the modification of permeability of the blood brain barrier exposed to electromagnetic fields still debated.