HVAC-R

ENERGIA

AGRICOLTURA

EDILIZIA

COSMETICA

CAMPI DI APPLICAZIONE DELLA NANOTECNOLOGIA

 

Benefici rivoluzionari derivano dall’ applicazione di materiali, processi e sistemi nano-ingegnerizzati. Il tipo e la magnitudine dei benefici dipendono specificatamente da ogni applicazione della nanotecnologia in determinate condizioni e settori. Infatti, i campi di applicazione della nanotecnologia abbracciano un elevato numero di possibili impieghi.

La nanotecnologia è destinata a cambiare i materiali conosciuti grazie al potenziamento di specifiche proprietà che introducono nuove applicazioni con un notevole incremento di performance grazie all’ uso di prodotti convenienti e di facile utilizzo.

RISCALDAMENTO, VENTILAZIONE E CONDIZIONAMENTO DELL’ARIA – HVAC-R

 

La nanotecnologia migliora l’efficienza dei sistemi HVAC-R prolungando la vita delle macchine, ottimizzando lo scambio di fluidi composti d’acqua, acqua e glicole, oppure olio.

Nuovi metodi e sistemi per il riscaldamento o il raffreddamento diventano disponibili ma i consumatori possono già ottimizzare macchinari obsoleti semplicemente aggiungendo fluidi nano-ingegnerizzati che incrementano complessivamente le performance.

Costruttori di molti prodotti al consumo hanno già iniziato a sviluppare e sfruttare gli immensi benefici della nanotecnologia per sviluppare prodotti con maggiore efficienza ed una migliore performance, riducendo l’impatto negativo sull’ambiente.

Le polveri ed i liquidi nano-ingegnerizzati aiutano lo sviluppo e migliorano processi esistenti che sono utilizzati per intrappolare, conservare e trasferire energia e calore per applicazioni residenziali ed industriali.

 

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ENERGIA

 

Nanotecnologia ed energia hanno un importante correlazione e scienziati ed ingegneri lavorano incessantemente per sviluppare nuove ed eccitanti tecnologie che hanno la potenzialità di migliorare significativamente la qualità della vita a livello globale.

La nanotecnologia trova applicazione nelle fonti di energia tradizionali e sta migliorando molto gli approcci alle energie alternative per aiutare a soddisfare la crescente domanda mondiale di energia.

Nuovi processi e sistemi mirano allo sviluppo di fonti di energia pulite, accessibili e rinnovabili, insieme a mezzi per ridurre il consumo di energia e diminuire l’inquinamento sull’ambiente.

La nanotecnologia può essere incorporata in pannelli solari per convertire la luce del sole in elettricità in maniera più efficiente, promettendo in futuro un’energia solare poco costosa.

La nanotecnologia sta migliorando l’efficienza della produzione di combustibile da petrolio grezzo attraverso una migliore catalisi. Inoltre, la nanotecnologia sta permettendo una riduzione dell’uso di combustibile in veicoli e centrali elettriche tramite una più alta efficienza nella combustione.

La nanotecnologia sta già venendo impiegata per sviluppare molti tipi di batterie che si ricaricano in minor tempo, sono più efficienti, pesano di meno, hanno una maggiore densità di energia e rilasciano la carica elettrica più a lungo.

Nell’area dello sfruttamento dell’energia, ricercatori stanno sviluppando pannelli sottili come pellicole per la produzione di energia solare che possono essere incorporati in altri oggetti, oppure convogliatori piezoelettrici nano-ingegnerizzati flessibili da incorporare negli indumenti per generare energia utilizzabile “al volo” per caricare strumenti elettronici tramite esposizione alla luce, frizione e/o calore corporeo.

Similarmente, diverse applicazione basate sulla nanotecnologia stanno venendo impiegate per convertire il calore sprecato da computers, automobili, case, centrali elettriche, ecc., in energia elettrica riutilizzabile.

La nanotecnologia inoltre permette la realizzazione di sistemi di illuminazione più efficienti, di prodotti di elettronica che consumano di meno, oppure di rivestimenti smart che reagiscono alla luce, leghe con un’alta resistenza ed un basso peso, utilizzabili ad esempio nell’automotive permettendo una diminuzione dei consumi.

EDILIZIA

 

Grazie alla nanotecnologia è possibile sviluppare materiali polifunzionali che contribuiranno alla costruzione e manutenzione di edifici più leggeri, più sicuri, più efficienti e smart.

L’ossido di titanio nanostrutturato (anatasio) (vedi Nanoparticelle di Titanio) in presenza di irraggiamento UV (di origine solare o artificiale) catalizza l’ossidazione di molti inquinanti ambientali (CO, NOx, fenoli, benzene, tricloroetilene, acetaldeide, toluene, formaldeide), favorendo un disinquinamento ambientale di sicuro interesse applicativo.

La nano-ingegnerizzazione dell’alluminio migliora la performance, l’elasticità e la longevità di autostrade e componenti di infrastrutture logistiche, riducendo il costo del ciclo di vita degli stessi. Il Nano Alluminio è anche utilizzato come trattamento per superfici per incrementare l’idrofilia dei pigmenti oppure come rivestimento per filtri solari per ridurre le reazioni foto-catalitiche indotte dalla luce e le interazioni elettrostatiche che causano l’agglomeramento di micro-particelle.

Nell’ambito dell’edilizia si posso citare materiali anticorrosione, autopulenti, idrorepellenti, isolanti, antiscivolo; interessanti applicazioni si riscontrano anche nel settore dei materiali per il recupero di edifici storici. L’impiego di nuovi materiali nelle operazioni di restauro/consolidamento degli edifici storici ed architettonici, delle opere d’arte, dei monumenti (es.: nanocalci-nanosali per consolidamento di edifici (interni-esterni), le soluzioni pulenti, anti umidità e anti smog, la protezione ai raggi solari ed elementi inquinanti, le pellicole protettive nella valutazione dello stato di conservazione di immobili e  nella datazione ed autenticazione delle opere d’arte.

AGRICOLTURA

 

La maggior parte dei fertilizzanti comunemente impiegati è persa nell’ambiente, causando inquinamento. Nano-fertilizzanti aiutano a rallentare e sostenere il rilascio di agenti agro-chimici permettendo un dosaggio più accurato per le piante; oltre a ciò si possono sviluppare  principi attivi mirati (nelle cellule o organi che ne necessitano) con cui si possono combattere ad esempio i parassiti.

Nanoparticelle di calcio possono aiutare le piante e gli ortaggi a crescere senza lacerazioni della parte esteriore delle stesse.

Effetti positivi derivanti dall’applicazione di nanotecnologia in agricoltura includono una migliore crescita di radici e steli con una maggiore lunghezza delle stesse, lo sviluppo di biomasse e di attività di catalisi nei germogli e la produzione di ascorbato perossidico nelle radici delle piante.

Le nanoparticelle di Titanio possono incrementare la lunghezza di germogli e piantine e permettere il miglioramento della crescita delle piante e della sintesi di diosgenina. Ancora, sono stati osservati miglioramenti nella crescita di radici, nella produzione di clorofilla e nel contenuto proteico delle foglie.

COSMETICA

 

Le nanostrutture più utilizzate in cosmetica sono i nanopigmenti. I cosmetici nano-ingegnerizzati più comuni sono rappresentati dalle lozioni solari grazie ad un fattore di protezione più alto e ai filtri UVA-UVB nella forma di nanopigmenti. L’uso di questi elementi porta benefici significativi in termini di specifiche funzionalità giacché è possibile creare prodotti assorbibili sulla pelle in maniera uniforme proteggendo dall’esposizione alla luce del sole. Le nanoparticelle più comunemente impiegate per i nanopigmenti solari sono le nanoparticelle di biossido di Titanio e le nanoparticelle di ossido di Zinco, le quali hanno l’abilità di riflettere e disperdere i raggi ultravioletti proteggendo la pelle dagli effetti nocivi delle radiazioni.

Il TiO2 è un minerale naturale principalmente utilizzato come pigmento bianco. La nanopolvere di Titanio ha un alto indice di rifrazione e può assorbire, riflettere e disperdere la luce del sole. Per questo motivo, queste nanopolveri rappresentano uno dei filtri fisici più utilizzati per l’ottenimento di prodotti che proteggono dal sole. Inoltre, offrono una protezione sia contro i raggi UVA (nonostante possano essere meno efficienti tra i 350 ed i 400 nm) ed UVB.

Le nanoparticelle di ossido di Zinco possono essere utilizzate per creme solari spalmabili sulla pelle in modo che possano riflettere i raggi UVA ed UVB, ma dimostrano anche importanti proprietà antibatteriche e deodoranti. Grazie alla loro capacità di neutralizzare gli acidi e di assorbire la luce ultravioletta, le nanoparticelle di ossido di Zinco possono essere impiegate nella produzione di lozioni solari e di altro tipo. Infatti, nel campo dei rivestimenti di superfici, il nano zinco si ritrova nella composizione chimica di pitture giacché permette la prevenzione dalla corrosione lasciando invariate le proprietà di flessibilità e di adesione dei rivestimenti per molto tempo. Il nano ossido di Zinco sta riscuotendo molto successo anche nella produzione di lubrificanti e nell’industria della gomma.

Le nanoparticelle di ossido di Alluminio sono generalmente ritrovate nella formulazione di cosmetici, specificatamente lozioni solari che forniscono una più alta protezione dai raggi ultravioletti.

 

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ALTRI SETTORI

 

MEDICINA: Ricercatori stanno sviluppando nanoparticelle customizzate, grandi quanto molecole, che permettono un migliore e diretto assorbimento dei farmaci a cellule malate nel corpo.

ELETTRONICA E BATTERIE: La nanotecnologia può incrementare la capacità dei dispositivi elettronici riducendo il loro peso ed il loro consumo energetico. Molte aziende sempre di più stanno sviluppando batterie utilizzando nanomateriali. Batterie di questo genere saranno come nuove anche dopo esser rimaste sullo scaffale per decenni e possono essere ricaricate in maniera significativamente più veloce delle batterie convenzionali.

CHIMICA: La nanotecnologia è impiegata per ridurre i costi legati alla catalisi e per migliorare l’efficienza dei liquidi.

QUALITA’ DELL’ARIA: La nanotecnologia può migliorare la performance di agenti catalitici usati nella trasformazione di vapori prodotti da veicoli o stabilimenti produttivi in gas innocui. Questo perché gli agenti catalitici ottenuti con nanoparticelle dimostrano una più ampia superficie per interagire con i reagenti chimici, rispetto agli agenti catalitici ottenuti con particelle più grandi. Una superficie specifica più ampia permette più agenti chimici di interagire simultaneamente con il catalizzatore, rendendo il processo di catalisi generalmente più efficace.

TESSUTI: L’ottenimento di tessuti compositi con nanoparticelle permette il miglioramento delle proprietà dei materiali stessi, senza un significativo aumento di peso, spessore o rigidità, come sarebbe accaduto con le tecniche precedentemente impiegate.

CIBO: La nanotecnologia sta avendo un forte impatto su molti aspetti legati alla scienza del cibo, da come il cibo è ottenuto a come è impacchettato.

 

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