AA 2010-2011 Bardelli Lorenzo Kuhlow Alessia Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11.

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1 AA 2010-2011 Bardelli Lorenzo Kuhlow Alessia Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

2 Un po’ di storia 1959 “there is plenty of room at the bottom” R. Feynamn 1974 Norio Taniguchi conia il termine nanotecnologia 1981 Binning e Roher inventano l’STM (Scanning Tunneling Microscope) K. E. Drexler definisce il termine nanotecnologia: “una tecnologia a livello molecolare che ci potrà permettere di porre un atomo dove vogliamo che esso stia. Chiamiamo questa capacità nanotecnologia, perché funziona sulla scala del nanometro, 1 milionesimo di metro.”. 1989 D. M. Eigler dimostra la possibilità di manipolare i singoli atomi 2000 il presidente Clinton approvò il piano di finanziamenti per la National Nanotechnology Initiative. Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

3 Nanotecnologie e tessile Alta competizione nel settore tessile; Trasformazione dell’industria da labour intensive e knowledge intensive; Trend dell’evoluzione del settore: Sviluppo di nuove fibre per innovativi prodotti tessili tramite processi ecocompatibili, in modo da spostarsi dalle commodities a beni più specializzati; Sviluppo di nuovi prodotti tessili per applicazioni tecniche innovative, “smart” texitile e abbigliamento per poter permettere nuove applicazioni; Implementazione di nuovi design e concetti di sviluppo del prodotto, qualità integrata e gestione del ciclo di vita in modo da personalizzare l’abbigliamento e la moda. Questi obiettivi possono essere raggiunti tramite le nanotecnologie che trovano applicazione in tutti i passaggi della filiera tessile. Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

4 Filiera tessile Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

5 Nanomateriali e nanocompositi Per nanomateriali sono considerati composti di nanoparticelle aventi almeno una dimensione nell' ordine dei nanometri (nm). Con il termine nanocompositi ci riferiamo alla combinazione solida di una matrice grossolana (bulk) e la fase (o fasi) nano-dimensionale (nanomateriali) che differiscono per le proprietà a causa delle differenze nella struttura e nella chimica. 10 micrometri = 10.000 nanometri Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

6 Nanomateriali Metalli e ossidi di metalli - sono in possesso di una serie di proprietà quali l'attività foto-catalitica, conducibilità elettrica e assorbimento UV. Nanoparticelle di argilla(clay nanoparticles) -danno ai compositi con le quali interagiscono proprietà specifiche, come ritardante di fiamma e ani-corrosive.Un'altra applicazione di nanoparticelle di argilla è di creare nelle fibre di polipropilene delle particolari zone che attirano e trattengono la tintura. Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

7 Nanofibre di carbonio e nanoparticelle di carbonio nero -hanno aumentato la resistenza alla trazione delle fibre compositeela resistenza all'abrasione e allo strappo. Ciclodestrine -sono composti circolari caratterizzati da un interno idrofobo e un esterno idrofilo, la produzione di questi oligosaccaridi è relativamente semplice e coinvolge il trattamento di amido ordinario con un insieme degli enzimi facilmente reperibili. Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

8 Produzione di fibre La nanofibre possono essere definite come fibre con dimensione pari alla scala nanometrica, utilizzate principalmente nella produzione di tessuti non tessuti. Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

9 Produzione di fibre Elettrospinning Utilizza carica per estrarre fibre molto fini da un liquido, viene utilizzato un alto voltaggio per creare un flusso carico di soluzione, attraverso un elettrodo collegato alla soluzione polimerica, che viene filata su un collettore. Splitspinning I monofilamenti sono raccolti sotto la filiera da un flusso di aria, che li tira applicando uno sforzo di trazione alla superficie. Appena la pressione interna al filamento supera la pressione del gas esterno, questo si apre spontaneamente in una moltitudine di filamenti più piccoli. Self-assembly process Sfrutta approccio di sinterizzazione bottom-up, partendo dalle molecole, che spontaneamente creano dei legami Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

10 Produzione di fibre Applicazioni: Filtrazione: il basso peso e il piccolo diametro delle fibre, oltre alla dimensione ridotta dei pori assicurano che micro particelle come i batteri non passino attraverso al filtro, ottenendo così un’alta efficienza della filtrazione senza causare cali di pressione; Nano medicina: possibile utilizzo per le costruzioni di tessuti per la ricostruzione della pelle, delle ossa, dei muscoli, veni e nervi. Questo perché la struttura dei tessili così ottenuti è simile a quella dei tessuti del corpo umano; Fasciatura delle ferite: grazie alla capacità di traspirazione unità alla barriera che costituiscono contro i batteri; Igiene; Cosmetica; Materiali barriera: le nanofibre hanno un eccezionale efficienza nell’assorbire i rumori a bassa frequenza, che, combinato con il loro peso, mostrano un futuro utilizzo per l’isolamento acustico in diversi settori; Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

11 Finissaggi Il finissaggio, considerato un processo chiave della filiera tessile, è utilizzato per dare diverse proprietà al tessile mantenendo però le stesse caratteristiche basiche del materiale grezzo. L’avvento della nanoscienza e della nanotecnologia ha aperto nuove frontiere. Tipi Wet Finishing Dry Finishing Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

12 Tintura e stampaggio spalmatura (coating) e laminazione Self-assembly monolayers (SAM) I SAM sono sottili strati dello spessore di una molecola che si formano spontaneamente da una sostanza, che può essere usata per diverse funzioni dall’antigraffio per il vetro a superfici autopulenti. Tecnologia sol-gel Nano scale emulsification importate strumento del finissaggio chimico, attraverso cui può essere applicato in maniera più precisa e regolare sul materiale tessile. Trattamenti al plasma I trattamenti al plasma sono tecniche ecocompatibili in quanto richiedono basse quantità di materiale di consumo, non impiega solventi e non necessita alcun smaltimento dei sottoprodotti. Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

13 Vantaggi: Tecniche ecocompatibili per il limitato consumo energetico e per il fatto che, essendo a fase gassosa, non si pongono problemi di eliminazione degli scarti; Processi qualitativi e controllabili: tutti i parametri sono controllati dall’unità; Tecniche “operator friendly”: non vengono utilizzati prodotti chimici,gas, etc.; Non c’è rischio di danneggiare la superficie o cambiare le proprietà del grezzo; Svantaggi: Trattamenti a lungo termine; Difficoltà a mettere il processo in linea; I processi sono per lotti sotto vuoto (vacuum treatment); Prezzi elevati delle tecnologie e della manutenzione. Vantaggi e svantaggi Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

14 Applicazione su prodotto finito L'attività di ricerca e sviluppo per trasferire i vantaggi offerti dalle nanotecnologie applicandole ai prodotti tessili ha due obiettivi principali. 1.il miglioramento incrementale delle caratteristiche e prestazioni dei prodotti tessili già presenti, ovvero le proprietà di alcuni tipi di tessuti quali per esempio resistenza allo strappo, all'abrasione, alle macchie, alle pieghe, proprietà autopulenti, stabilità del colore, la stampabilità, protezione UV, attività antimicrobica, il rilascio controllato di agenti funzionali (profumi, medicinali), ecc. 2.lo sviluppo di prodotti con caratteristiche del tutto nuove per ottenere alte prestazioni e tessuti multifunzionali. Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

15 E-Textile Fa parte di quest' ultima categoria il Tessile elettronico (E- textile), noto anche come l'elettronica indossabile. Elettronica e fotonica, sono incorporati in prodotti tessili soprattutto durante il processo di fabbricazione, ma possono anche essere inseriti durante il processo di finitura. Livelli di sofisticazione: la tecnologia basata su blocchi, che collega tutti i dispositivi disponibili e li aggiunge ai capi di abbigliamento come staccabile; tecnologia inserita, che è integrata in abiti durante le procedure di packaging a livello microelettronico; tecnologia in fibra, tutti i dispositivi sono in forma di fibre o tessuti (in questo livello si ricorre all'uso di fibre nanotecnologiche). Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

16 E-Textile Informazione e comunicazione Assistenza sanitaria, sport / attività fuori porta, condizioni di stress Moda e mercati per il tempo libero Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

17 SETTORE MEDICALE L’applicazione delle nanotecnologie può giocare un ruolo importante nel settore medicale. Attualmente, tessuti e non-tessuti antibatterici rappresentano l’applicazione più diffusa in questo settore, perché usate per prevenire infezioni, per le fasciature e le lenzuola. Esempi di applicazione: Protesi, con fibre che aiutano il legame del trapianto all’osso vivo, o guidano i dispositivi per la rigenerazione dei nervi periferici; Rilascio di sostanze per uso terapeutico; Tessuti con superfici funzionali utilizzate per la ricostruzione dei tessuti; Abiti, grembiuli leggeri, flessibili e schermanti dai raggi X senza piombo, o abbigliamento con funzioni elettroniche incorporate per monitorare i parametri biologici e migliorare la qualità della vita; Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

18 Prodotti in commercio Acticoat, si tratta di una fasciatura ad azione veloce per la distruzione di batteri, grazie ad una concentrazioni di antibatterici come l’argento; NanoPro Wrist Supporter, aiuta ad aumentare la microcircolazione nei polsi, gomiti e bassa schiena per aiutare i muscoli a rilassarsi. Utilizza un composto esclusivo di ceramica; Greenyarn produce un Eco-tessuto che è anti microbi, antistatico e che ha altri benefici per la salute; The sensory Baby Vest La maglietta LifeShirt della Vivometrics Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

19 Situazione economica Il mercato globale nel 2007 era attorno agli 8000 milioni di dollari. Ogni anno questo mercato di nicchia diventa sempre più rilevante e l’importanza crescerà ancora negli anni a venire. L’incorporazione della nanotecnologia nel tessile può portare a quella che viene chiamata “telemedicina”; ovvero l’uso di sensori e di telecomunicazione per poter trasferire informazione medica con l’intento di un consulto e eventuali misure mediche o esami a distanza. Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

20 SETTORE SPORT In questo settore le perfomance dei prodotti sono particolarmente rilevanti. Proprità rilevanti: Miglioramento del comfort, Aumento della protezione, soprattutto per quanto riguarda impatti, freddo, resistenza all’acqua, etc.; Aumento delle prestazioni, ad esempio i costumi idrodinamici, Aggiunta di componenti per il monitoraggio e l’allenamento nei tessili. Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

21 Esempi di prodotti Shark skin costumi da bagno Nike lunarWood Calze Greenyarn con tessuti ecocompatibili HI-tech Ion mask Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

22 Situazione economica Questo settore è considerato in crescita. Nel 2008 copriva il 10% dei consumi europei ed è uno dei settori tessili che ha risentito meno della crisi economica crescendo dell’11% nel 2009 con dei dati che dimostrano una crescita costante. Prova del potenziale del settore sono le iniziative delle grandi compagnie “sportive”, che nonostante la crisi, stanno spostando l’attenzione dai tessili tradizionali a quelli high-perfomance, rilasciando nuovi prodotti. Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

23 FASHION I tessuti intelligenti forniscono un’ampia evidenza della potenziale ed enorme quantità di opportunità che ancora possono essere realizzate nell’industria tessile. Costatando che le applicazioni di queste tecnologie nella moda e nell' abbigliamento quotidiano sono esigue e la maggior parte è in fase di progettazione e sperimentazione, è quindi lecito chiedersi se queste scoperte tecnico-scientifiche si fonderanno in grande scala con il mondo della moda. Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

24 Esempi di prodotti nel “fashion” OPTOLUMINESCENZA L’optoluminescenza è il tipico effetto che si ritrova nelle fibre ottiche. L’utilizzo di questo tipo di fibre tecniche viene attualmente impiegato per la realizzazione di tessili che emettono luce. Ci sono anche, allo stadio di sviluppo, applicazioni con fibre ottiche per la creazione di schermi. Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

25 FOTOVOLTAICO Zegna sport ha recentemente lanciato una giacca che sfrutta questa tecnologia. L'energia solare è intrappolata da celle fotovoltaiche Ecotech e convertita in energia che alimenta il dispositivo di riscaldamento sul lato interno della giacca per mantenerla calda. Inoltre, l'energia può essere utilizzata per alimentare gadget come un cellulare o un iPod. Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

26 INCHISTRI TERMOCROMICI I materiali termocromici sono quelli i cui colori cambiano come risultato di una reazione al calore, specialmente attraverso l’applicazione di coloranti termocromici i cui colori variano a particolari temperature. Nei tessili sono stati utilizzati con successo due tipi di sistemi termocromici: a cristalli liquidi e a riarrangiamento molecolare. In entrambi i casi, i coloranti sono intrappolati in microcapsule e applicati al tessuto dell’indumento come pigmento in una resina legante. Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

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28 Barriere Una delle principali barriere all’implementazione delle nanotecnologie nel tessile è rappresentata dal limite posto dalle tecnologie, ancora incapaci di rispondere ad alcuni standard imposti dal mercato costo dei prodotti relazionati alle nanotecnologie, La mancanza di conoscenza del potenziale delle nanotecnologie rappresenta un grave ostacolo, anche a causa delle paure che questa genera nelle aziende e nei consumatori per quanto riguarda sicurezza e salute. caratteristiche proprie dell’industria tessile quali: L’industria tessile è molto conservativa e riluttante nei cambiamenti L’industria è dominata da piccole medie realtà, Si può quindi dire che pochi competitori si prendono il rischio di investire nell’utilizzo della nanotecnologia. Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

29 Fattori di crescita Le compagnie chimiche hanno intrapreso delle campagne per introdurre progressivamente le nanotecnologie nel mercato, con la produzione di sostanze che possono essere utilizzate nei normali processi produttivi e di strategie di commercializzazione basate sul coinvolgimento dei consumatori nella definizione per prodotto. I benefici che queste tecnologie possono apportano includo la possibilità di creare prodotti con nuove proprietà che durino per l’intera vita del tessile e che non ne alterano le caratteristiche. Inoltre, con l’uso delle nanotecnologie si richiede meno materiale per ottenere le caratteristiche desiderate delle fibre e dei rivestimenti, che porta a minori costi. Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

30 TREND Considerando previsioni future, gli esperti pensano sia abbastanza improbabile che la penetrazione nel mercato delle nanotecnologie per il 2015 sia più alta del 10%. situazione economica attuale rende poco attendibili le precedenti previsioni. la nanotecnologia ha appena raggiunto il mercato del tessile crescita moderata dal 5 al 9% nei settori più “moderati”, come abbigliamento e interior design nei prossimi anni. Il tasso di crescita dei settore “non-convenzionali ci si aspetta essere attorno al 10-15%. Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

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32 Nel caso del settore medicale la penetrazione è inferiore all’1% del mercato totale. Le potenzialità di questo settore sono molto alte ma per il momento il campo delle nanotecnologie è limitato all’uso delle nanoparticelle di argento, limitazione derivante dallo scetticismo, dalla manca di norme e dalle normative del settore viste in precedenza. Si pensa, però, che grazie agli sforzi per regolamentare e certificare le nanotecnologie, la quota di utilizzo possa crescere nei prossimi anni grazie alle potenzialità che queste mostrano nel campo. Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11

33 BIBLIOGRAFIA report sulle nanotecnologie estratte dal sito www.observatorynano.eu Pubblicazioni di www.texclubtec.it, www.nanotec.it articoli su singole progetti di ricerca o prodotti in fase di realizzazione tratti da siti internet: www.greendiary.com www.innovalley.us www.centexbel.be/smart-textiles www.smartfabricsconference.com www.nano-tera.ch/nanoterawiki/SmartTextile www.nanotech-now.com Durante la ricerca del materiale siamo stati indirizzati a report che trattavano precisamente il nostro argomento, da un addetto al settore che si occupa di ricerca e sviluppo di materiali innovativi nell ' ambito dello sport per laArea Innovazione, AIRT Fondazione Bruno Kessler, FBK. Inoltre abbiamo riscontrato un totale disinteresse nei confronti delle nostre richieste di materiale, inoltrate via mail, alle aziende del settore. Lorenzo Bardelli e Alessia Kuhlow, LIUC 2010/11