AIM Magazine

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AIM Magazine

ISSN 1974-9635
Associazione Italiana di Scienza e Tecnologia delle Macromolecole
AIM Magazine
B O L L E T T I N O
Periodico Quadrimestrale Sped. in A.P. 45% Art. 2 Comma 20/B Legge 662/96 - Filiale di Pisa - Aut. Trib. di Pisa n. 13/96 del 04/09/1996 Stampe a tariffa ridotta - Tassa pagata - Aut. E.P.I. Dir. Filiale di Pisa - n. A.S.P./32424/GB del 30/12/1997 - Taxe Percue - Italia
Anno XXXIV • vol. 64 • n° 1/09
A I M
Aprile 2009
Frattografia di polimeri strutturali
Proteine del sistema olfattivo come biosensori per aromi alimentari
Armonie polimeriche. Polimeri e strumenti musicali
Dizionario tecnologico dei materiali polimeri
www.aim.it
Gabriele Mei
Basell Poliolefine Italia SpA – Piazzale Donegani 12 – 44100 Ferrara
Tel. 0532467540 – Fax 0532467780
E-mail: [email protected]
AIM Magazine
Direttore responsabile
Roberto Filippini Fantoni
Via Corridoni, 68 – 24124 Bergamo
Tel. e Fax 03519903693
Stefano Testi
Pirelli Labs SpA – Viale Sarca 222 – 20126 Milano
Direttore editoriale
Eleonora Polo
ISOF-CNR – Sezione di Ferrara
c/o Dip. di Chimica – Università di Ferrara
Via Borsari 46, 44100 Ferrara
Tel. 0532455159 – Fax 0532240709 – E-mail: [email protected]
Comitato editoriale
Mauro Aglietto
Dip. di Chimica e Chimica Industriale
Via Risorgimento 35 – 56126 Pisa
Tel. 0502219269 – Fax 0502219260
Polymers abroad
Michele Potenza
Agion Technologies Inc
60 Audubon Road – Wakefield, MA – 01880 USA
Tel. +1 781224 7144 – Fax +1 781246 3340
Intellectual Property Monitor
Giuseppe Colucci
Basell Poliolefine Italia SpA – Piazzale Donegani 12 – 44100 Ferrara
Tel. 0532467652 – Fax 0532467675
Eugenio Amendola
IMCB-CNR – P.le Tecchio 85 – 80125 Napoli
Tel. 0817682511 – Fax 0817682404
I Giovani
Sabrina Carroccio
ICTP-CNR
Viale A. Doria 6 – 95125 Catania
Tel. 095339926 – Fax 095442978
Roberto Rizzo
Dip. BBCM – Università di Trieste
Via L. Giorgeri 1 – 34127 Trieste
Tel. 0405583695 – Fax 0405583691
Michele Suman
Barilla Alimentare SpA – Via Mantova 166 – 43100 Parma
Tel. 0521262332 – Fax 0521262647
Attualità & Divulgazione
Michele Suman
Silvia Vicini
Dip. di Chimica e Chimica Industriale
Via Dodecaneso 31 – 16146 Genova
Tel. 0103538713 – Fax 0103538733
Polimeri e … Società
Mariano Pracella
IMCB-CNR – Via Diotisalvi 2 – 56126 Pisa
Polymers and Life
Michele Suman
Roberto Cavaton
Marbo Italia SpA – Via T. Tasso 25/27 – 20010 Pogliano Milanese
Tel. 02939611 – E-mail: [email protected]
Macrotrivial
Eleonora Polo
Dal mondo della Scienza
Pino Milano
Dip di Chimica – Via S. Allende – 84081 Baronissi (SA)
Tel. 089965365 – E-mail: [email protected]
PMI
Mario Malinconico
ICTP-CNR – Via Campi Flegrei 34 – 80078 Pozzuoli(NA)
Tel. 0818675212 – Fax 0818675230
l’ambiente
Il mondo di AIM
Mauro Aglietto
I Biopolimeri
Roberto Rizzo
Collaboratori
Anna Crestana
Gianluca Tell
Eugenio Amendola
Dal mondo della Tecnologia
Riccardo Po’
Eni S.p.A. – Centro Ricerche di Novara – Istituto Donegani
Via G. Fauser 4, 28100 Novara
Tel. 0321447541 – Fax 0321447241
In
copertina:
Locandina XIX Convegno AIM, Milano 13-17 settembre 2009
AIM Magazine è un periodico quadrimestrale e i 3 numeri vanno in edicola a gennaio,
maggio e settembre. Chiediamo a tutti i lettori che intendano inviare contributi di farli
pervenire alla redazione improrogabilmente entro il 20 novembre, il 20 marzo o il 20 luglio.
Il materiale che arriverà dopo queste date potrà essere preso in considerazione solo per il
numero successivo.
AIM è su Internet!
La trovate a questo indirizzo: http://www.aim.it
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Inoltre per un contatto diretto e ricevere informazioni in tempo reale sulle attività AIM in corso
potete contattare la Segreteria amministrativa di AIM a Napoli a questo indirizzo E-mail: [email protected]
Organigramma dell’Associazione Italiana di Scienza e
Tecnologia delle Macromolecole (AIM) per il biennio 2008-2009
Presidente
Segretario
Tesoriere
Responsabile editoriale
Membri del Consiglio Direttivo
Responsabile Giornate Tecnologiche
Responsabili Commissione Giovani
Responsabile Giornate per l’Ambiente
Responsabile Rapporti con Associazioni
Industriali e Istituzioni
Responsabili Didattica
Scuola italiana “Mario Farina”
Scuole europee
Responsabile EUPOC
Rapporti con EPF e IUPAC
Direttore responsabile AIM Magazine
Direttore Editoriale AIM Magazine
Concetto Puglisi
ICTP-CNR, Via P. Gaifami 18, 95126 Catania
Daniele Caretti
Dip. Chimica Industriale e dei Materiali, Viale Risorgimento 4, 40136 Bologna
Ugo Caruso
Dip. Chimica “Paolo Corradini”, Compl. Univ. Monte S. Angelo, Via Cintia, 80126 Napoli
Mauro Aglietto
Dip. Chimica e Chimica Industriale, Via Risorgimento 35, 56126 Pisa
Te. 0502219269 – Fax 0502219260 – E-mail: [email protected]
Silvia Destri
ISMAC-CNR, Via E. Bassini 15, 20133 Milano
Paolo Lomellini
Polimeri Europa SpA, Via Taliercio 14, 46100 Mantova
Riccardo Po’
Eni S.p.A. - Centro Ricerche di Novara – Istituto Donegani, Via G. Fauser 4, 28100 Novara
Beniamino Pirozzi
Dip. Chimica “Paolo Corradini”, Complesso Universitario Monte S. Angelo, Via Cintia, 80126 Napoli
Luigi Torre
Università di Perugia, Loc. Pentima Bassa 21, 05100 Terni
Franco Fattorini
Itaca Nova, Piazza Duomo 15, 22100 Como
Jenny Alongi
Politecnico di Torino Sede di Alessandria, Viale Teresa Michel 5, 15100 Alessandria
Tiziana Benelli
Dipartimento di Chimica Industriale e dei Materiali, Viale Risorgimento 4, 40136 Bologna
Tel. e Fax 051-2093688 – E-mail: [email protected]
Mario Malinconico
ICTP-CNR, Via Campi Flegrei 34, 80078 Pozzuoli (NA)
Tel. 0818675212 – Fax 0818675230– E-mail: [email protected]
Maurizio Galimberti
Consulente Industriale, c/o Pirelli Pneumatici, Viale Sarca 222, 20126 Milano
Attilio Cesàro
Dipartimento BBCM, Via L. Giorgieri, 1, 34127 Trieste
Maurizio Toselli
Dipartimento Chimica Appl. e Scienza dei Mat., Viale del Risorgimento, 2, 40136 Bologna
Roberta Bongiovanni
Dip. Sci. Mat. e Ing. Chim., C.so Duca degli Abruzzi 24, 10129 Torino
Giovanni Camino
C. Cult. Ing. Mat. Plast., Politecnico di Torino, Viale T. Michel 5, 15100 Alessandria
Giancarlo Galli
Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale, Via Risorgimento 35, 56126 Pisa
Tel. 0502219272 - Fax 0502219260 - E-mail: [email protected]
Via Corridoni 68, 24124 Bergamo
Tel. e Fax 035-19903693 – E-mail: [email protected]
Eleonora Polo
ISOF-CNR c/o Dip. di Chimica, Università di Ferrara, Via Borsari 46, 44100 Ferrara
Join AIM! Adesione all’aim per il 2009 e per il 2010
Con delibera presa dal Direttivo AIM il 24.05.2005 a partire dal 2006 la quota per aderire all’AIM sarà soltanto biennale e pari a € 60.
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Napoli (IBAN IT14 G010 1003 4011 0000 0005 184), intestato a: Associazione Italiana di Scienza e Tecnologia delle Macromolecole
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Macromolecole
• a mezzo assegno bancario o circolare intestato: AIM da inviare a: Segreteria Amministrativa AIM: c/o prof. Ugo Caruso, Dipartimento
di Chimica “Paolo Corradini”- Università di Napoli “Federico II”, Via Cintia-Compl. Univ. Monte S. Angelo, 80126 Napoli
• carta di credito. Compilate il modulo che potete scaricare dal nostro sito web www.aim.it e speditelo, anche tramite fax (081 674367),
a: Segreteria Amministrativa AIM, c/o prof. Ugo Caruso Dipartimento di Chimica “Paolo Corradini”- Università di Napoli “Federico II”,
Via Cintia-Compl. Univ. Monte S. Angelo, 80126 Napoli
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(PI) • Tel. 050 313011 • Fax 050 3130300• www.pacinieditore.it
Finito di stampare nel mese di Maggio 2009 presso le Industrie Grafiche
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Sommario
L’Editoriale
(E. Polo, S. Destri, W. Porzio).........................................................................................
pag.
3
La città che ospita il Convegno AIM
Una Milano nascosta (W. Porzio)...................................................................................
”
4
Polymers and Life
Forse non sapevate che … I metalli quali elementi essenziali di inarrivabili
catalizzatori stereospecifici: gli enzimi (R. Filippini Fantoni)........................................
”
7
Polymers abroad
Frattografia di polimeri strutturali (M.C. Rezende).........................................................
”
9
Dal mondo della Scienza
Proteine del sistema olfattivo come biosensori per aromi alimentari (P. Pelosi)..............
Nanogeneratori piezoelettrici (A. Crestana)..................................................................
”
”
19
27
Dal mondo della Tecnologia
Il talco, non solo come benessere del corpo (P. Ercoli Malacari)....................................
”
30
Macrotrivial
Armonie polimeriche. Polimeri e strumenti musicali (E. Polo).......................................
”
36
Biopolimeri
Il premio Nobel per la chimica 2008 (R. Rizzo).............................................................
”
43
Novità in rete
L’Archivio Giulio Natta.................................................................................................
”
47
Congressi futuri
EPF 4th Summer School (XXX Convegno-Scuola AIM) “Bioplastic and Related Materials”
EPF-EUPOC 2009 “Click – Methods in Polymer and Materials Sciences”.....................
XIX Convegno Italiano di Scienza e Tecnologia delle Macromolecole............................
European Polymer Congress 2009...............................................................................
”
”
”
”
48
48
48
49
Il mondo di AIM
Le origini dell’Associazione Italiana di Scienza e Tecnologia delle Macromolecole
(intervista a S. Russo, lettera di A. De Chirico) (R. Filippini Fantoni)............................
”
51
Novità AIM in libreria
Dizionario tecnologico dei materiali polimerici..............................................................
”
54
AIM: l’attività editoriale
Libri e Atti AIM.............................................................................................................
”
56
per
Join AIM!
Adesione all’AIM
il 2009 e per il 2010
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Italiana di Scienza e Tecnologia delle Macromolecole
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Dipartimento di Chimica “Paolo Corradini”, Università di Napoli “Federico II”, Via Cintia, Compl.
Univ. Monte S. Angelo, 80126 Napoli
Novità AIM
in libreria!
I soci in regola con la quota sociale 2009-2010 possono acquistare a prezzo ridotto (€ 40) la nuova
pubblicazione AIM “Dizionario Tecnologico dei materiali Polimerici”. Il volume è già disponibile.
Informazioni sul volume si trovano a pagina 54 di questo numero di AIM Magazine.
Maggiori dettagli sul nostro sito www.aim.it
L’Editoriale
di Eleonora Polo, Silvia Destri, William Porzio
A
In questa edizione il Convegno ritorna alle origini
dato che si tiene proprio nella città in cui ebbe
luogo il suo primo antenato nel 1975. Per ulteriori
dettagli sulle origini di AIM vi rimando all’intervista
a Saverio Russo e alla lettera di Aurelio de Chirico,
pubblicate in questo numero alle pagine 51 e
53, e passo immediatamente la parola alla dott.
Silvia Destri, referente e membro del Comitato
Organizzatore e Scientifico, e al dott. William
Porzio sempre di ISMAC.
nche questa volta si è compiuto il miracolo
ed il numero è venuto fuori come il coniglio
dal cappello dell’illusionista. Ma qui non
abbiamo fumo, bensì veri contributi scientifici.
Ogni numero è una sfida, perché si parte quasi
sempre con niente o quasi, e poi, grazie al contributo preziosissimo di tanti collaboratori e collaboratrici che non mi stancherò mai di ringraziare,
man mano la rivista comincia a prendere forma.
Quest’anno ci aspetta un appuntamento importante: al Politecnico di Milano, dal 13 al 17 settembre
2009, avrà luogo il XIX Convegno Italiano di Scienza
e Tecnologia delle Macromolecole (sito web: ismac.
gaia.is.it/pagine/pagina.aspx?ID=Convegno_
AIM001&L=IT).
Buon lavoro a tutti! Buon Convegno!
Eleonora Polo
I
l Convegno dell’Associazione Italiana delle
Macromolecole si terrà il prossimo settembre a
Milano, nuovamente nella città dove si svolse la
prima volta trentacinque anni or sono.
È doveroso accennare al fatto che la conoscenza
macromolecolare italiana e mondiale ha ricevuto
un decisivo impulso qui a Milano fin dai primi
anni cinquanta ed è culminata con l’attribuzione
del Nobel per la chimica al prof. Giulio Natta, che
ha creato una scuola diffusasi sia in Italia sia in
Europa. Non è un caso che gli enti organizzatori
del convegno siano il Politecnico, dove Natta
operò, l’Università degli Studi di Milano dove
molti suoi allievi si sono formati ed i più giovani
tuttora lavorano, l’Istituto ISMAC del CNR, fondato da Natta nel 1968, ed infine l’Università di
Milano Bicocca. L’occasione di incontro e confronto degli scienziati italiani macromolecolari
con alcuni prestigiosi ospiti stranieri sulle tematiche più rilevanti della scienza delle macromolecole offrirà anche qualche momento di relax
per conoscere questa città, certo più nota per
l’industria, la finanza e la moda che non per l’arte
e la storia, nonostante i suoi ventisei secoli di
vita. Queste note non vogliono presentare la città
compiutamente, ma rivelarne aspetti poco conosciuti, dal momento che dalla fondazione dovuta
a tribù liguri (VIII-VI sec a.C.) sono passati in questa “terra in mezzo” alle acque dei fiumi Olona e
Lambro con i vari affluenti e canali (di qui il nome
celtico Mit-lan) più di venti etnie differenti, da cui
l’appellativo meritato di etnodromo. Poiché gli
sviluppi della tecnica e dell’industria, che hanno
caratterizzato Milano nei secoli XIX e XX, sono
noti a tutti, vale piuttosto la pena di scoprire
Milano città di “arte celata”, come fece Stendhal,
sottotenente di Napoleone e scrittore, che, incuriosito dal fatto che le facciate dei palazzi di ogni
età risultavano più modeste degli interni (cortili),
rimase incantato dalla motivazione del poeta
Carlo Porta, il quale spiegò in milanese come la
mentalità consolidata volesse che l’interno fosse
dei padroni mentre l’esterno dei villani.
Non verranno considerati i monumenti più famosi
che si possono trovare sulle guide turistiche più
diffuse, bensì scorci particolari che si colgono
attraverso mete non consuete passeggiando con
sguardo attento e curioso.
William Porzio, Silvia Destri
La
città che ospita il
Una Milano
Convegno AIM
nascosta
di William Porzio
P
er cominciare davanti al Duomo dietro un
palazzo ottocentesco sopravvive, praticamente intatta, la loggia dei mercanti o antico
Broletto (costruito nel 1233 sul cardo della città
romana) che costituiva il cuore della città comunale, ove si amministravano politica, giustizia, e si
praticava il commercio (Fig. 1).
Proseguendo verso sud-est per vie ricalcanti il
cardo romano, si passa prima per la Biblioteca
Ambrosiana, voluta dai Borromei, poi si prosegue
fino al Carrobbio per raggiungere la basilica del
patrono Sant’Ambrogio, centro della cristianità
meneghina, situata in un’area romana e paleocristiana. Il luogo unico, non solo per i cimeli millenari, ma per la magica atmosfera, merita un’accurata visita, includendo i chiostri e la posterla (Figg. 2,3)
Figura 1: Piazza dei Mercanti con vera da pozzo del XV
sec.
Figura 2: Sant’Ambrogio, visto all’interno dell’atrio di
Ansperto.
Figura 3: Pusterla di sant’Ambrogio vista dall’esterno.
Figura 5: Interno di palazzo Borromei (XV sec.).
Figura 4: Interno di palazzo Atellani.
Si può poi passare a visitare gli interni di antichi
palazzi, per verificare la differenza facciata-cortile,
cominciando da Corso Magenta con la dimora
degli Atellani del XV sec. (Fig. 4), qui vista nella
parte seicentesca.
Poco lontano si incontra il palazzo dei conti
Borromei (XV sec.) essenzialmente integro nonostante i bombardamenti del 1943-44 (Fig. 5),
con arcate gotiche ed affreschi medievali di notevole pregio. In corso Venezia si incontra palazzo
Fontana-Silvestri (XV sec.) (Fig. 6) e più in là in
via Cappuccini il parco di palazzo Invernizzi (XVIII
sec.) famoso per la colonia di fenicotteri rosa presente da oltre venticinque anni (Fig. 7).
Un ulteriore aspetto insolito è legato a Milano città
delle torri. Lo storico Galvano Fiamma, nel XIV
sec., affermava di averne contate più di centoventi,
qui se ne presentano tre sulla quindicina rimasta.
La più antica è quella del museo archeologico in
Corso Magenta, a ventiquattro lati, costruita a confine della cinta muraria del I sec. e voluta dall’imperatore Massimiano nel III sec. (Fig. 8); di fianco
si può scorgere la torre del circo massimo in parte
ricostruita dai Longobardi nel VI sec. (Fig. 9).
Tornando verso il Duomo, proprio a fianco della
Loggia dei Mercanti, si incontra il palazzo dei
Figura 6: Interno di palazzo Fontana-Silvestri.
Figura 7: Parco di palazzo Invernizzi con i fenicotteri rosa.
Figura 8: Torre e mura di Massimiano del III sec.
Giureconsulti dove dal XVI al XVIII sec. si amministrava la giustizia, con l’imponente torre al centro
(Fig. 10).
Questa carrellata di luoghi meno conosciuti ha trascurato, per brevità, altri percorsi legati alle acque,
ai vari canali che coperti o scoperti entrano e circolano in Milano per poi allontanarsi fino a Pavia o
verso il Ticino (Navigli).
Diventa inoltre impossibile menzionare a causa
del numero, chiese, musei e altri luoghi di grande
importanza storica.
In particolare le tre pinacoteche meneghine, Brera,
Ambrosiana, Poldi-Pezzoli, ricche di tesori pittorici
unici, e il Museo della Scienza e della Tecnica,
dedicato a Leonardo da Vinci e situato nel monastero olivetano del XVI sec. di via San Vittore
(10000 oggetti esposti), costituiscono un contenitore culturale e scientifico unico in Italia, in grado
di attrarre visitatori con interessi diversi.
Come curiosità finale si segnala il ristorante più
antico del mondo, dopo quello famosissimo di
Salisburgo, una taverna di origine romana, trasformata ufficialmente in locanda nel 1284 con il
nome di antica Hostaria del Bagutto (letteralmente
ghiottone). Il locale è un po’ fuori mano e quindi è
consigliabile rimanere in centro città, dove gustare
tipiche prelibatezze lombarde, ad es. risotto coi
funghi ed ossobuco.
Si ricorda infine che nelle pause Milano può offrire
qualche scorcio di notevole bellezza, con l’augurio
a tutti i numerosi (si spera) partecipanti di incontrarsi in un convegno molto stimolante e vivace.
Figura 9: Torre longobarda del VI sec.
Figura 10: Palazzo dei Giureconsulti (XVI sec.).
Polymers
Forse
and
Life
non sapevate che
…
di Roberto Filippini Fantoni
Premessa
Cominciamo ora una serie di puntate sull’importanza dei metalli nel nostro organismo. Del resto la serie
più che cominciare continua perché in precedenti numeri avevamo parlato del sodio e del potassio e
dell’importanza del loro bilancio quantitativo per il buon funzionamento della nostra perfetta macchina
… per la sopravvivenza. Cominceremo a parlare di metalli forse meno noti, ma altrettanto importanti, e
dei loro effetti positivi o negativi sul nostro organismo in caso di carenza o abbondanza.
Dopo una premessa che ci fa capire quali sono i metalli di cui il nostro corpo ha assolutamente bisogno, pena il malfunzionamento o la comparsa di patologie alle volte anche molto gravi, vi parleremo
dell’importanza dello zinco per il buon funzionamento di quella macchina perfettamente coordinata
che è il nostro organismo.
I
metalli quali elementi essenziali
di inarrivabili catalizzatori
stereospecifici: gli enzimi
nostro scheletro contengono essenzialmente fosfato
di calcio in misura superiore a un terzo rispetto al
peso delle nostre ossa (3,5 kg). È interessante sapere come grazie a questo metallo le ossa possano
contenere dati di interesse forense e archeologico.
Per quest’ultimo la presenza di calcio è essenziale,
perché rende le nostre ossa praticamente indistruttibili. Infatti gli scheletri umani e degli animali si
Introduzione
Sono parecchi i metalli che si trovano nel nostro
corpo, partendo dall’abbondanza del più ovvio e
conosciuto quale il calcio per arrivare ad uranio e
oro, anch’essi presenti anche se in quantità infinitesimali. Molti di essi non risultano essere indispensabili, altri invece sono assolutamente essenziali,
pena il malfunzionamento di alcuni organi fino
all’instaurarsi di patologie anche gravi sino ad
arrivare addirittura al decesso nei casi di carenze o
abbondanze oltre limiti che non dovrebbero essere
mai superati. Per le carenze si può provvedere con
specifici integratori, mentre in molti casi per l’eccesso è più difficile trovare una cura adeguata.
In Tabella I abbiamo riportato una lista di questi 14
indispensabili metalli ed i loro valori medi assoluti
in peso in un corpo umano.
Il chilogrammo di calcio sembrerebbe di primo
acchito una quantità eccessiva ma i 9 kg medi del
Metallo
Quantità
Calcio
Potassio
Sodio
Magnesio
Ferro
Zinco
Rame
1000 g
140 g
100 g
25 g
4200 mg
2300 mg
72 mg
Metallo
Stagno
Vanadio
Cromo
Manganese
Molibdeno
Cobalto
Nichel
Quantità
20 mg
20 mg
14 mg
12 mg
5 mg
3 mg
1 mg
Tabella I. I 14 elementi metallici che risultano essere
essenziali per l’organismo umano.
zinco si è registrata abbondanza di casi patologici.
La scoperta dell’effetto di carenza di zinco sul fattore di crescita fu registrato in Iran nel 1968 quando
un medico, tale Ananda Prasad, incontrò un paziente di 21 anni che mostrava peso e sviluppo sessuale
di un bambino di 10 anni. Costui si alimentava da
sempre quasi esclusivamente con pane azzimo,
latte e patate. Il medico, che era al corrente dell’esistenza di problemi di crescita negli animali a causa
della carenza del metallo in questione, collegò
immediatamente le due cose. Per essere certo delle
sue conclusioni si trasferì in Egitto e indagò a fondo
la questione scegliendo come oggetto di studio
un certo numero di giovani esonerati dal servizio
militare a causa di statura e peso estremamente
basse. Con un test doppio cieco (non ne erano a
conoscenza né i pazienti né gli infermieri che somministravano il farmaco) in cui somministrava solfato di zinco e placebo confermò le proprie ipotesi e
nel 1972 pubblicò i risultati della ricerca diventando
così uno dei guru del metabolismo dello zinco, tant’è che scrisse un libro su questo argomento (The
biochemistry of zinc). Tra le altre malattie dovute
alla carenza di zinco nel libro è citata l’acrodermatite enteropatica, una malattia genetica fino a quel
momento considerata fatale per i neonati ma che
oggi viene curata attraverso la somministrazione di
idonee quantità di sali di zinco.
Lo zinco si assume normalmente in dosi che variano in funzione del tipo di alimentazione ma che
comunque stanno tra i 5 e i 40 mg. Il fabbisogno
giornaliero è di 7,5 mg per l’uomo e 5,5 mg per la
donna. Manzo, agnello, fegato, ostriche, aringhe e
buona parte dei formaggi sono le sostanze più ricche di tale metallo. Lo zinco si trova distribuito in
molti organi ma ne sono particolarmente ricchi la
prostata, i muscoli, i reni e il fegato; tra le sostanze secrete dall’organismo è lo sperma quello che
ha un contenuto di zinco decisamente molto alto.
Pertanto diete povere di zinco danno più facilmente
problemi di infertilità. Visto che le ostriche ne sono
particolarmente ricche (130 mg/kg) ecco perché
Casanova, pur non sapendolo, riusciva a sostenere
le proprie performance amorose: era golosissimo di
tali molluschi!
Se le donne devono fare attenzione ai livelli di ferro
per gli uomini è lo zinco il metallo da tenere sotto
controllo … a buon intenditor poche parole!
conservano per milioni di anni grazie al fatto che
alcuni batteri, nelle condizioni di assenza di ossigeno
che ci sono nel fango sul fondo dei laghi, possono
produrre microsfere di fosfato di calcio all’interno dei
tessuti che invadono, conservando così per i posteri
la forma del tessuto che è stato invaso.
Pensiamo a quanto l’esistenza di questo fenomeno batteriologico e la presenza di fosfato di calcio
abbiano potuto influire sulla nostra conoscenza
della storia dell’uomo. Se così non fosse stato
quasi nulla sapremmo della nostra preistoria e ci
sarebbero restate solo le costruzioni più robuste
a darci qualche indicazione su usi e costumi della
razza umana. Dell’evoluzione della nostra specie,
dell’uomo di Neanderthal e di tutti i suoi simili non
sapremmo proprio nulla.
Dell’importanza del calcio nel nostro organismo
parleremo più dettagliatamente in altre occasioni
anche se tutti sanno che in certe fasi della vita
come la crescita, la gravidanza e l’allattamento è
assolutamente indispensabile garantire un adeguato apporto di tale metallo. Quello che invece pare
non sia vero è il fatto che un maggiore apporto di
calcio possa giovare all’anziano per evitare un indebolimento delle ossa e fenomeni come l’osteoporosi. Ma veniamo al metallo di questa puntata.
Lo zinco questo sconosciuto
Gli elementi metallici hanno diverse funzioni nell’organismo, ma una delle più interessanti e imprescindibili è legata agli enzimi e alle proteine. Ed
è proprio lo zinco uno dei principali elementi di
coordinazione nelle molecole degli enzimi essendo
presente in un centinaio di tali strutture molecolari. Inoltre è parte costituente delle innumerevoli
proteine che agiscono nella trascrizione, cioè quel
processo che dal DNA sintetizza l’RNA.
Per chi si interessa di polimeri la funzione dei composti organo-metallici nelle polimerizzazioni stereospecifiche è ben nota e proprio il nostro Magazine
poco tempo fa ve ne ha raccontato in dettaglio la
storia (vol. 63, n. 1 del gennaio-aprile 2008). La
funzione dei metalli al centro delle macromolecole
enzimatiche è analoga anche se la specificità della
sintesi è tremendamente più elevata, come più
complesse sono le strutture della base organica
dell’enzima e assolutamente più selettivi e specifici
i suoi siti reattivi. Possiamo dire, con una metafora
da quattro soldi, che i catalizzatori stereospecifici
tipo Ziegler-Natta e tutti gli altri sorti in seguito,
sono da confrontare con gli enzimi come si confronterebbe un dilettante allo sbaraglio con un professionista irraggiungibile.
Lo zinco è presente in enzimi le cui funzioni enzimatiche sono basilari: crescita, sviluppo, longevità
e fertilità … e non ci pare cosa da poco!
Nelle regioni in cui ci si ciba con alimenti carenti di
Avviso
Per aiutare a tenere alto il livello di interesse di
questa rubrica invitiamo i lettori che disponessero
di notizie strane o aneddoti su materiali macromolecolari di inviarli, via posta elettronica, al curatore
di questa rubrica ([email protected]).
Polymers
abroad
Frattografia
di polimeri strutturali
Mirabel C. Rezende*
L’articolo che segue è frutto dell’accordo tra l’AIM e l’ABPol (Associazione Brasiliana dei Polimeri),
accordo stilato all’inizio del 2006. Esso prevede, oltre a divulgazione di notizie relative al settore macromolecolare dei rispettivi due paesi, uno scambio di articoli una volta all’anno. Questo è il quarto anno
che si effettua questa operazione.
Questa volta la loro scelta è andata a un articolo su polimeri strutturali, un argomento, non ci vergogniamo a dirlo, il nostro Magazine, non ha trattato molto nel corso dei suoi tanti anni di vita.
Tra gli articoli che la ABPol ci ha sottoposto per la traduzione questo che abbiamo scelto ci è sembrato
quello meglio strutturato e più compatibile con la nostra linea editoriale.
Oltre a darci interessanti informazioni tecniche – parlando anche di tecnologie di controllo decisamente
all’avanguardia – ci dà una certa garanzia sugli aeromobili che dovremo o potremo prendere e ci fa
pensare che la probabilità di un crash siano decisamente minime.
Il Comitato di Redazione
La sicurezza deve essere presa sul serio in tutte le aree, ma per alcune di queste, come è il caso dell’aviazione, questo
requisito deve raggiungere livelli prossimi alla perfezione. Insieme alla sicurezza, altre preoccupazioni devono esistere,
quali quelle economiche e ambientali e per questo, quando si pensa a materiali che devono comporre un sistema di
sostentamento di carichi applicati ad aerei, vengono fatti sforzi continui perché la leggerezza e l’alta resistenza continua garantiscano un’adeguata crescita sostenuta, con basso consumo energetico e alto livello di affidabilità.
La materia elaborata dalla prof.ssa dott. Mirabel C. Rezende del CTA, Sao José dos Campos, delucida con grande
precisione come sia possibile monitorare e prevedere possibili falle nei compositi polimerici strutturali utilizzati nelle
aeronavi e perché siano necessarie analisi sofisticate come la frattografia, anche avendo come limiti le capacità degli
analisti e dei laboratori (prof. Silvio Manrich)
Le industrie aeronautica e spaziale sono i grandi
promotori dello sviluppo dei compositi strutturali
in quanto necessitano di componenti di bassa
densità e che soddisfino ai severi requisiti della
resistenza meccanica in servizio. La costante
necessità di riduzione del peso nelle aeronavi e
nelle strutture spaziali ha continuamente dato
impulso alla tecnologia di trasformazione dei
composti strutturali. Questo aumento d’utilizzo
è associato alla riduzione di peso, con maggiori
valori di resistenza alla fatica e alla corrosione in
relazione all’alluminio, alla facilità di ottenimento
di pezzi con geometrie complesse e alla flessibi*
lità del progetto nella concezione delle strutture
di forma integrata, riducendo così il numero dei
componenti imbarcati sull’aereo.
Poiché molti degli elementi strutturali utilizzati nel
settore aerospaziale presentano dimensioni considerevoli, i compositi polimerici rappresentano
un caso di particolare rilevanza tra i materiali di
ingegneria non convenzionali, specialmente per
applicazioni strutturali di uso aeronautico.
Dall’avvento delle fibre di vetro, di aramidi e di carbonio, l’industria aeronautica ha utilizzato questa
tecnologia nella fabbricazione di pezzi per aeronavi. La Figura 1 illustra l’uso dei materiali composi-
Divisão de Materiais, IAE/CTA – São José dos Campos (SP), Brasil
del materiale è importante in qualsivoglia parte
dell’aereo.
L’industria aeronautica esige un controllo molto rigoroso nella selezione dei materiali che sono utilizzati
nel progetto e nella fabbricazione dei componenti,
avendo come base i dati conosciuti dei differenti
carichi coinvolti durante le diverse fasi di operazione
dell’aeronave. Nella Figura 3 si possono osservare i
principali carichi coinvolti in un’aeronave operante.
Come da illustrazione, la fusoliera di una aeronave
può essere divisa in tre sezioni principali: anteriore, centrale e posteriore. I carichi predominanti
durante un volo usuale sono i carichi aerodinamici
che causano flessioni e torsioni nella fusoliera,
nelle ali e negli impennaggi. I carichi risultanti
possono creare regioni di trazione, compressione,
curvatura e taglio. Durante lo spostamento a terra
si generano carichi dinamici provenienti dalle irregolarità del suolo, trasferiti alla fusoliera dell’aereo
per mezzo del carrello e in questo caso le cariche inerziali sono predominanti. Pertanto risulterà
necessaria un’analisi dettagliata dei diversi materiali e dei processi coinvolti nella progettazione e
nella fabbricazione delle diverse parti dell’aereo,
adottando differenti criteri. La Figura 4 presenta le
principali proprietà che devono essere considerate
durante un’analisi per la selezione dei materiali
che si dovranno adottare in fase di progettazione:
la resistenza alla trazione, il modulo di elasticità, la
resistenza a falla e alla crescita di cricche, la resistenza alla corrosione sotto tensione e fatica.
Attualmente il mercato dell’aviazione risulta essere più competitivo e aggressivo e le compagnie
aeree cercano in ogni momento la riduzione dei
costi operazionali con il miglioramento e la riduzione della manutenzione, associata con l’alta
affidabilità operazionale dell’aeronave.
Nonostante i vantaggi che i materiali compositi
presentano e che motivano la loro utilizzazione
nell’industria aerospaziale, questa classe di materiali ha come svantaggio, comparandoli con i
metalli, la suscettibilità ai danni, perdendo molto
della propria integrità strutturale quando ciò accade. I danni possono presentarsi durante la trasformazione della materia prima, la fabbricazione del
pezzo, la manipolazione, il trasporto, l’immagazzinamento, la manutenzione o in servizio.
I danni sono causati in forme diverse da discontinuità delle fibre, da porosità, da delaminazioni,
aree povere o ricche di resina oppure in operazioni
che coinvolgano abrasioni, erosioni, impatti con
grandine, pietre e volatili. Non sempre i danni sono
visibili ma possono comunque ridurre la resistenza
del componente in modo significativo. Quando i
componenti che sono danneggiati sono esposti a
effetti ambientali quali la temperatura, l’umidità
a) Distribuzione % globale del peso: BOEING 777
b) Distribuzione % globale del peso: AIRBUS A380
c) Distribuzione % globale del peso: EMBRAER 170
Figura 1: Percentuale globale dei materiali utilizzati nella
fabbricazione delle aeronavi (gentilmente concesso da
Embraer). a) Distribuzione della percentuale globale del
peso: BOEING 777. b) Distribuzione percentuale globale
del peso: AIRBUS A380. c) Distribuzione percentuale
globale del peso: EMBRAER 170.
ti, in sostituzione di quelli metallici, delle aeronavi
Boeing 777, Airbus A-380 e dell’Embraer 170.
Con l’evoluzione tecnologica i materiali polimerici
ad alta resistenza strutturale hanno cominciato a
guadagnare spazio in questo segmento, potendosi
osservare una crescita di questi materiali nella
fabbricazione delle aeronavi in quanto oggi ci sono
progetti di nuove aeronavi per le quali si prevede
fino al 50% in peso di materiali compositi.
La Figura 2 illustra l’uso dei materiali compositi
nell’aeronave EMB 170.
Lo sfruttamento delle proprietà di un componente
in una aeronave dipende dalla regione in cui lo
stesso sta operando. Per esempio, l’aumento di
resistenza statica è utile soprattutto nelle regioni
di elevata intensità di carico, come ad esempio
nell’ala. In regioni di carico moderato la rigidità è
il criterio principale del progetto mentre la densità
10
Materiale composito nell’aeronave EMB170
Pannello sandwich
Vetro/epossidica
Carbonio/epossidica
Laminato solido
Vetro/epossidica
Carbonio/epossidica
Figura 2: Vista esplosa dell’aeronave EMB-170, che mostra i componenti fabbricati in compositi strutturali avanzati
(per concessione della Embraer).
Fusoliera superiore
• Carico statico e dinamico
• Sforzo principale:
pressurizzazione e carichi
aerodinamici
Stabilizzatore verticale
• Raffiche laterali
Ala extra-dorsale
compressione
• Impatto con
volatili
• Pressione
aerodinamica
Parte frontale
• Impatto con
volatili
• Pressione
aerodinamica
Carrello
• Carico statico
e dinamico di
atterraggio
Timone di coda
• Carico statico e
dinamico
pressione
aerodinamica
Stabilizzatore orizzontale
Fusoliera inferiore
pressurizzazione e carichi
aerodinamici
Ala intra-dorsale
• Carico statico e
dinamico
trazione
Figura 3: Principali carichi coinvolti nell’operazione di una aeronave (per concessione della Embraer).
e/o la radiazione ultravioletta, potrebbe esserci un
aumento significativo della degradazione delle loro
proprietà fisiche e meccaniche.
A causa dell’utilizzo di compositi avanzati su pezzi o
componenti di grande responsabilità strutturale e di
alto costo, diventa necessario, dopo lo studio anali-
11
Efficienza
Rigidità alla frattura
Nuove leghe 7xxx, MMC
Resistenza meccanica,
tolleranza al danno,
fatica, densità
Rivestimento superiore
dell’ala
Caratteristiche impegnate
Nuove leghe 2xxx, Al-Li
Tolleranza al danno, fatica,
curabilità, densità, saldabilità
Al-Mg-Sc
Nuove leghe 6xxx,
Glare
Rivestimento inferiore dell’ala
Rivestimento della fusoliera
OGGI
ieri
DOMANI
Figura 4: Evoluzione dei materiali utilizzati nei rivestimenti di aeronavi.
Figura 5: Stabilizzatore orizzontale danneggiato. Le regioni evidenziate con tratti si riferiscono all’area da riparare.
tico del danno, l’utilizzo di riparazioni strutturali sui
componenti danneggiati, ricostituendo al massimo
le condizioni strutturali di progetto del pezzo e portandolo nuovamente alle condizioni d’uso. Questa
condotta ha lo scopo di ridurre il costo di produzione di un altro pezzo (materia prima e manodopera)
per la sua sostituzione e per la permanenza a terra
dell’aeromobile nel caso dell’industria aeronautica. Pertanto, valutare le variabili e le limitazioni
coinvolte nelle tecniche di riparazione strutturale è
di importanza fondamentale per assicurare che la
riparazione raggiunga l’obiettivo.
La Figura 5 esemplifica un caso reale di danno
in un componente aeronautico, uno stabilizzatore
verticale danneggiato in volo a causa di uno scontro con un volatile, mostrando la gravità del danno
provocato dall’impatto. Questo è il tipico caso di
un componente primario che ha bisogno di essere
sottoposto a un processo di riparazione strutturale.
In questi casi il processo di valutazione di routine
coinvolge l’ispezione visiva dell’area e l’ispezione
per mezzo di tecniche non distruttive, per esempio ultrasuoni, che permettono di scoprire delaminazioni a seguito di quanto evidenziato dalle
12
falla; 2) mappatura della cricca; 3) analisi chimica
della superficie di frattura.
La prima classificazione del tipo di falla conduce a
due definizioni: falle interlaminari e translaminari.
Questa classificazione aiuta molto in quanto si
possono utilizzare differenti metodi per studiare
meglio ogni differente tipo di falla. Le falle interlaminari, cioè le delaminazioni, sono meglio analizzate lungo la direzione di propagazione della cricca utilizzando la microscopia ottica, mentre le falle
translaminari, dove avviene la rottura delle fibre,
sono meglio analizzate attraverso la microscopia
elettronica a scansione.
Determinare la direzione di propagazione della
cricca è un compito tra i più significativi della
frattografia. La tecnica raccomandata per la mappatura della cricca usa la minor estensione possibile per raggiungere l’obiettivo. Questo è dovuto
alla limitazione della prospettiva che si ottiene
con l’aumento dell’estensione, così da perdere la
visione della falla come un tutt’uno. Così si evita
di caratterizzare la frattura basandosi solo sulle
informazioni di una piccola area non rappresentativa. L’analisi chimica della superficie di frattura
può essere necessaria nel caso in cui si voglia
determinare la sequenza degli eventi di frattura.
Con ciò si può determinare il punto di origine della
frattura e identificare le anomalie che diedero origine all’evento.
Con un pezzo fratturatosi durante il servizio la
responsabilità iniziale dell’investigatore è quella di
documentare la superficie di frattura, sia con fotografie quanto con macrofoto, come con microfotografie ottiche. In questo stadio le informazioni critiche importanti possono essere assicurate localizzando tutti i tipi di frattura occorsi in quanto le loro
localizzazioni sono dovute ad anomale condizioni
di servizio o di produzione il che dà all’investigatore un’idea di quali siano state le responsabilità
primarie dell’evento, quale sia stata la sequenza
degli avvenimenti e che fattori potrebbero essere
intervenuti all’inizio o durante la falla. Dopo la definizione del tipo di falla generatasi viene la parte
più onerosa del processo che consiste nell’esame
dettagliato della frattura attraverso analisi macro e
microscopiche. Queste analisi richiedono che l’investigatore utilizzi specifiche tecniche fotografiche
per determinare la direzione della frattura, il modo
in cui si generò e le condizioni ambientali durante
le quali si sviluppò. Per le fratture translaminari
l’enfasi viene data alla frattura delle fibre mentre
nella frattura interlaminare è la resina che riceve
più attenzioni.
Se l’origine della frattura sarà identificata il passo
successivo sarà determinare quali condizioni anomale esistono nella regione di origine della stessa.
regioni fessurate. Questo tipo di danno è tipico di
materiali compositi polimerici, preparati con l’uso
di pre-impregnati in quanto la propagazione del
danno avviene preferibilmente attraverso gli strati
dei pre-impregnati, provocando delaminazioni,
rotture di fibre e micro-fessurazioni nella matrice
della resina. In questi casi la regione danneggiata
è valutata e, in caso si possa realizzare la riparazione, il materiale è rimosso per lisciatura e il
componente è riparato.
Considerando la crescente utilizzazione di compositi avanzati in pezzi o componenti di grande
responsabilità strutturale, generalmente di costo
elevato, si rende necessario un dettagliato studio
analitico delle aree danneggiate o dei detriti risultanti dall’incidente, in modo da valutare le possibili
cause del danno o dell’incidente, proponendosi di
arrivare a rispettare i requisiti di sicurezza in volo,
di verificare la possibilità di riparare i componenti
e/o dare orientamenti relativi all’ottimizzazione dei
progetti o della manifattura dei componenti.
Frattografia
La frattografia è uno dei principali mezzi utilizzati
nel processo di analisi a seguito di danni o falle.
Consiste nell’identificare gli aspetti frattografici e
stabilire le relazioni tra la presenza o assenza di
questi aspetti con la sequenza degli eventi della
frattura, riuscendo ad arrivare alla determinazione
del carico e delle condizioni di sforzo al momento
della formazione della falla. La frattografia conferma o rimuove i sospetti che possono cadere sulle
modalità con cui è avvenuta la falla. Questa area
di studi ebbe in Purslow, Sohn e Hu i principali
studiosi e ricercatori (Purslow, 1986; Sohn, Hu,
1995).
Questo mezzo è la chiave per determinare la
sequenza degli eventi occorsi durante il processo
di falla e per identificare lo stato delle tensioni in
gioco nel momento della falla.
Altri fattori come le condizioni ambientali, difetti
dei materiali e altre anomalie che possono contribuire all’inizio, propagazione e termine della frattura possono anch’essi essere valutati attraverso
la frattografia.
Normalmente questa area di ricerca utilizza diverse tecniche tra le quali l’osservazione visiva,
l’ottica macroscopica seguita dalla microscopia
ottica, dalla microscopia elettronica a scansione
e, in alcuni casi, dalla microscopia elettronica a
trasmissione. L’osservazione deve considerare
attentamente non soltanto l’identificazione e la
documentazione della morfologia della falla, ma
anche le informazioni che aiutino a determinare le
cause della falla. Pertanto si dovranno effettuare
tre operazioni base: 1) classificazione del tipo di
13
Se un difetto è sospettato o addirittura evidenziato,
allora si dovranno eseguire esami come quello
dell’analisi chimica della superficie allo scopo di
determinare con precisione quanto accaduto.
Frattografia di compositi strutturali
I materiali compositi polimerici stanno diventando
ogni volta più importanti nelle applicazioni industriali, principalmente nell’industria aeronautica
dove sono necessarie proprietà di alta resistenza
e bassa massa specifica. Siccome i compositi
vengono utilizzati per la fabbricazione di parti
strutturali molto critiche, quali gli stabilizzatori
orizzontali e verticali e nel rivestimento delle ali, il
loro comportamento meccanico deve essere compreso appieno. Per questo le loro proprietà devono
essere molto ben caratterizzate, come avviene con
i materiali più usuali – i metalli. Stando così le
cose, si fa uno sforzo molto grande per estendere
all’area dei materiali compositi le conoscenze dei
risultati ottenuti nell’area dell’analisi delle falle dei
metalli.
Per il ramo di analisi di falle è diventato pertanto
imperativo lo sviluppo di tecniche e osservazioni
specifiche per i materiali compositi e non soltanto
le analisi previste per i materiali metallici come si
faceva nel recente passato.
Oltre a ciò i progetti di strutture in materiali compositi richiedono una conoscenza dettagliata del
comportamento della falla del materiale e dei
modi di formazione di cricche del componente,
conoscenze ottenute con l’esame post-mortem dei
componenti che si sono fallati.
Nell’analisi delle falle nei compositi non solo è
importante mettere in relazione la frattografia con
il meccanismo di frattura ma è anche necessario
avere l’abilità di descrivere ognuno degli aspetti
caratteristici senza equivoci e capire il significato
di ognuno di questi in modo da poter determinare
in maniera precisa il modo di frattura, la direzione
generale di propagazione della cricca e l’origine e
sequenza delle falle strutturali.
È importante notare che i differenti tipi di falle
sono relazionate con il tipo di matrice e di fibre e
con la relazione di adesione e interfaccia esistenti
tra questi elementi. Le Figure 6 e 7 mostrano viste
relative alla valutazione dell’interfaccia in composti strutturali.
Le falle nei compositi possono essere descritte dai
meccanismi di danno che sono avvenuti nella frattura. Questi possono essere identificati attraverso
la rottura delle fibre, le cricche della matrice o la
delaminazione interlaminare. La rottura delle fibre
e la cricca della matrice dipendono dalle proprietà
di resistenza dei costituenti mentre la delaminazione può essere causata da anomalie in corso di fab-
Figura 6: Interfaccia fibra/resina nel piano di falla di un
laminato secco carbonio/epossidica. Nella parte centrale
della figura si osserva l’effetto dello sradicamento della
fibra.
Figura 7: Vista che rivela una fibra ricoperta da resina
mostrando una buona interfaccia. In questo caso la falla
del laminato non è avvenuta nell’interfaccia, bensì nella
matrice.
bricazione, sequenza di accatastamento dei vari
strati, processo di cura o impatti che avvengono
nel corso della vita di servizio. Con la progressione
del carico, l’accumulo dei danni o delle falle locali
esistenti nel laminato provocano la falla finale del
composito. La falla catastrofica raramente avviene
per responsabilità della falla iniziale o della falla
del primo strato. La falla iniziale di uno strato può
essere pronosticata attraverso l’applicazione di un
14
criterio di falla appropriato o attraverso la teoria
della falla del primo strato. La predizione della susseguente falla richiede l’aver inteso i modi di falla
e i modi di propagazione delle falle nel laminato.
L’esame della superficie fratturata o dei componenti fallati attraverso tecniche di microscopia
permette di determinare l’evoluzione degli eventi
che creano il danno e delle condizioni che sono
coinvolte nel processo di falla. Attraverso il rilevamento dei dettagli si può tentare di ricostruire
la sequenza delle rotture determinando, per esempio, il luogo dove si origina una cricca e quale o
quali siano le cause che ne provocarono l’inizio. In
questo modo sarà possibile arrivare a una migliore
comprensione dei modi e delle direzioni di propagazione delle cricche, quali sono i tipi di falle presenti e si avrà una miglior facilità ad identificare le
condizioni di carico coinvolte.
A causa della costruzione anisotropica dei compositi i danni possono verificarsi in vari modi. I tipi e
i modi di questi danni sono direttamente relazionati all’orientamento delle fibre e con la direzione
dell’applicazione del carico. I modi di frattura possono essere di tipo interlaminare, intralaminare e
translaminare.
La superficie di frattura è la principale fonte di
riferimenti per la determinazione della causa della
falla. In essa c’è registrata in forma dettagliata la
storia dei danni oppure, in qualche sua parte che
contiene le evidenze del carico, gli effetti coinvolti
e la qualità del materiale.
L’analisi dell’origine della frattura può rivelarci se
essa è causata da qualche situazione speciale di
danno avvenuti in loco, come impatti, strumenti
utilizzati o altro. Quando si è determinata l’origine di una frattura, si dovrà dare un particolare
risalto all’identificazione della causa della falla.
Differentemente da quanto avviene nei metalli,
l’origine della falla nei compositi non si limita a un
piccolo punto ma, dipendendo dalla grandezza del
pezzo, può arrivare ad aree di diametro di alcuni
pollici. Come regola generale, pezzi che presentano grande aree di origine delle fratture o punti di
origine, definiti facilmente come danni successivi
alla falla, sono stati normalmente sottoposti a
carichi eccessivi su tutta la struttura fino alla falla
totale del pezzo. Un’altra condizione è quella che
presenta il punto originale della falla piccolo e ben
localizzato, come intagli o porosità, in modo che
la falla si forma la maggior parte delle volte al di
sotto del carico massimo sopportabile dal pezzo.
Ogni tipo di carico al quale è sottoposta la regione
fratturata genera un tipo specifico di superficie di
frattura. Come esempi possiamo citare che il carico a trazione genera effetti come lo sradicamento
delle fibre (fibre pull-out) (Fig. 6), mentre il carico
di taglio interlaminare genera delaminazioni. Allo
stesso modo strutture fini caricate a compressione
generalmente fallano per curvatura o per crescita
di delaminazioni lungo le interfacce interlaminari
deboli.
Si è anche verificato che avverse condizioni
ambientali causassero una significativa riduzione della resistenza dei compositi. In questo caso
l’esaminatore deve stare attento alle caratteristiche delle falle che si sono formate a temperature
o condizioni di umidità fuori da quelle specificate
per il pezzo in questione.
Strutture in materiali compositi possono cedere
prematuramente a causa di vari tipi di possibili
danni. Questi possono essere: cricca longitudinale
o “splitting”, cricca trasversale, rottura di fibre,
danno al nucleo, assorbimento di acqua, vuoti,
porosità, scollamento e delaminazione. Molte volte
sono originati da errori di progetto oppure durante
la fabbricazione o, infine, durante l’utilizzazione in
servizio.
Dipendendo dall’assetto interno i compositi presentano differenti proprietà fisiche. Questo implica
nel progetto una perfetta sequenza di accatastamento degli strati e di orientamento delle fibre,
visto che una semplice deviazione di 5° nell’orientamento dei rinforzi può ridurre drasticamente
– fino del 54% – la resistenza del prodotto finale.
Altri effetti dovuti a inadeguata manipolazione di
questo tipo di materiale si possono osservare nel
campo delle tensioni interne dove viene facilitato
il sorgere e la propagazione di cricche e falle dei
pezzi. Una sequenza errata nell’accatastamento
degli strati può diventare un problema quando
avvenga un’espansione termica, visto che le proprietà degli strati sono anisotropiche, che può
generare tensioni residue interne durante il processo di fabbricazione del pezzo o durante l’utilizzo.
Per i compositi di fibra continua le proprietà che
debbono essere conferite per determinare che
non ci siano discrepanze sono: modulo di Young,
resistenza base dei laminati, sensibilità agli intagli,
stabilità a flessione; condizioni di tensione interna
termica o residua e alterazioni dovute alla sensibilità ai cambiamenti ambientali. Gli errori più
comuni commessi nel progetto e nella trasformazione dei compositi durante il processo di accatastamento degli strati sono: mancanza o eccesso
di strati; orientamento angolare improprio; tipo di
trama delle fibre dello strato.
Errori nell’accatastamento degli strati e nell’orientamento delle fibre, nella formulazione chimica
della matrice polimerica e nella “cura” della resina
possono anch’essi contribuire alla formazione di
una prematura falla nel pezzo. I principali fattori
che contribuiscono alla formazione di falle pre-
15
mature sono: specifiche incorrette dei materiali,
non corretto accatastamento del materiale – cioè
numero, orientamento e sequenza di accatastamento; contenuto di fibra e matrice, inadeguata
percentuale di vuoti, spessore dello strato individuale e allineamento inadeguato delle fibre,
impropria composizione della resina; incompleto
grado di “cura” della resina, contaminanti, elevata
ritenzione di umidità; posizionamento, grandezza
e poca qualità dei dettagli, fori, ecc.; installazione
dei bulloni, adesivi non adeguati.
Qualsiasi variazione nelle condizioni di servizio che influisca significativamente sulla risposta
meccanica del laminato o sulle proprietà chimiche dei componenti del composito può condurre
a una prematura falla. Le principali variazioni che
inducono falle nei compositi sono: temperatura,
composizione chimica dell’ambiente e situazioni
di carico estreme.
La Figura 7 mostra l’interfaccia fibra/resina di un
laminato secco carbonio/epossidica a temperatura ambiente, dove si osserva un buon ancoraggio
della resina nelle fibre. In questo caso il composito
presenta una regione di ancoraggio della matrice
nella fibra assai ben definita, caratteristica essenziale per ottenere i migliori risultati di resistenza
al taglio interlaminare nelle prove meccaniche.
È attraverso questa interazione fibra/resina che
le tensioni sono trasferite dalla resina alla fibra
quando il laminato è sollecitato da un carico a
flessione. L’analisi meticolosa di questa regione
(Fig. 7) rivela che le fibre sono coperte da uno
strato fine di resina, suggerendo che il taglio è
avvenuto preferibilmente nella regione della matrice polimerica, al contrario di una falla che si forma
nell’interfaccia fibra/resina, evidenziata dal fatto
che il rinforzo si mostra liscio e senza residui della
matrice polimerica.
Il dominio della frattografia dei compositi permette
di identificare i differenti sforzi che hanno agito sul
componente. Questa possibilità di identificazione
ci fornisce condizioni e mezzi per determinare la
causa del danno e per definire misure correttive e
preventive nel processing, nella manutenzione e
nella riparazione dei compositi.
La Figura 8 illustra una frattura con due regioni di
transizione. La prima transizione si nota tra l’area
di trazione (a) e l’area di flessione (b). Questa
zona di transizione è osservata dalla parte superiore delle fibre per poter visualizzare una regione di
trazione e una di flessione. A partire da un punto
critico, dove la flessione diventa più severa, la
transizione è costituita da una fessura, una cricca
molto profonda e la parte in trazione è separata
dalla parte in flessione pura. La seconda transizione avviene in modo assai più sottile tra la zona
Figura 8: A) Vista generale di una superficie di frattura.
B) Dettaglio delle zone di transizione tra trazione (a),
flessione (b) e compressione (c).
di flessione (b) e di compressione (c) che ricopre
tutta la superficie del campione, eccetto i bordi
dove si trovano gli effetti di trazione e flessione.
La sofisticazione dell’analisi frattografica ha come
limite la capacità dell’analista e delle risorse laboratoriali. Come esempio portiamo l’identificazione
di uno dei più importanti aspetti frattografici dei
compositi che sono i riferimenti di linee radiali
frequentemente trovati in superfici di frattura a trazione su fibre al carbonio. L’osservazione di questo
aspetto, chiamato “linee radiali”, dà la possibilità
di determinare l’origine della falla e la direzione di
propagazione della cricca attraverso la fibra il che
porta alla formulazione del concetto di Falla di
Fibra Attribuibile Direttamente (DAFF). Usando la
DAFF è possibile tracciare il cammino di frattura
per aree significative di falla e, con un numero
significativo di aree, determinare nel componente
del composito la direzione generale di frattura per
trazione.
16
Figura 9: Vista della superficie di frattura con zone di
sradicamento delle fibre. Si può osservare che la resina
aderisce ai lati delle fibre, indice questo di una buona
interfaccia.
Figura 10: Indicazione della direzione di propagazione
della falla attraverso le fibre.
Questa regione, la cui superficie presenta aspetti
classici di trazione, fornisce preziose informazioni su come si sono originate e propagate le
cricche. In questa regione di frattura da trazione
è possibile applicare la DAFF in modo da determinare la direzione di propagazione delle cricche e, in tal modo, determinare da dove la falla
si è propagata. Come si può osservare la falla
si propaga dai bordi verso l’interno del campione, nel senso che va dalla regione di trazione a
quella di flessione. La Figura 8 (a) mostra che la
falla da trazione si genera solamente da un lato
del campione essendo questo il luogo di origine
della frattura.
Un fattore che si genera nella parte di pura trazione è lo sradicamento delle fibre – l’effetto pullout. Questa evidenza è illustrata in Figura 9, nei
siti indicati dalle frecce. Un fenomeno che deve
essere osservato è la presenza di resina aderita
lateralmente alle fibre, indizio questo di una buona
interfaccia rinforzo-matrice.
Nella Figura 10 le frecce mostrano l’applicazione della DAFF, indicando la direzione nella
quale la cricca si propaga nelle fibre. Si percepisce l’aspetto raggiato alla sommità delle fibre
e con chiarezza nel punto di origine della falla
della fibra.
Spostandosi di più verso l’interno del campione
si osserva la regione di transizione tra la trazione
pura e la flessione pura. Questa transizione ha inizio nella trazione delle fibre e passa attraverso una
regione nella quale le fibre presentano aspetti di
Figura 11: Zona di inizio della transizione dalla regione
di trazione (a) verso la regione di trazione/flessione (b).
trazione e flessione simultanee e che si verificano
alla sommità. Questa transizione trazione-trazione/flessione è mostrata in Figura 11.
L’analisi dettagliata della regione di trazione/
flessione mostra aspetti indicativi del cammino
percorso dalla cricca alla sommità delle fibre. La
Figura 12 indica, attraverso le frecce, le linee di
propagazione della falla, così come l’aspetto della
trazione/flessione alla sommità delle fibre.
17
contribuito a delucidare la causa della falla finale
nelle strutture di materiali compositi, creando un’esperienza nazionale per quanto riguarda
l’analisi delle superfici di frattura e dei danni.
Ringraziamenti
Ringrazio per la collaborazione nei lavori che hanno
coinvolto la frattografia dei compositi e esalto
la competenza dei ricercatori Edson Cocchieri
Botelho
della
FEG/UNESP-Guarantiguetá;
Geraldo Maurício Cândido e Leandro Augusto
Lemos Franco della Divisão de Materiais/IAE/
CTA; Rogério de Almeida Silva e Sergio Mayer da
Embraer.
Bibliografia
Franco LAL. Análise fractográfica de compósitos poliméricos estruturais. Dissertação (Engenharia
Aeronáutica e Mecânica), Instituto Tecnológico de
Aeronáutica 2003.
Mayer S. Influência do condicionamento ambiental na
resistência à tração de laminados de compósitos
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1987;18:365-74.
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fractography. Composites 1981;12:241-7.
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e Mecânica), Instituto Tecnológico de Aeronáutica
2003.
Sohn M-S, Hu X-Z. Comparative study of dinamic
and static delamination behaviour of carbon
fibre/epoxy composite laminates. Composites
1995;26:849-58.
Figura 12: Vista della regione con fibre in transizione da
trazione (a) a flessione (b). Le frecce indicano la direzione di propagazione della cricca.
A partire da questo punto e incamminandoci verso
l’interno del laminato le fibre tornano a presentare
solo l’aspetto della flessione. Questo è evidenziato dalla differenza di inclinazione e di rugosità
alla sommità delle fibre, alle volte perfino con
differenze di cavità e concavità sempre sulla loro
sommità.
Considerazioni finali
Nell’area dei danni ai compositi, nonostante l’importanza dell’argomento, pochi autori
hanno affrontato queste tematiche e i vari lavori
presentano oltretutto differenti tipi di approccio. Si osserva anche, attraverso opportune
ricerche, che sono pochi i lavori disponibili
nel settore dell’investigazione dei danni nei
compositi aeronautici e spaziali, soprattutto in
Brasile. Forse questa constatazione è il riflesso
della ristrettezza di questa area, nella quale gli
studi e i risultati sono resi disponibili agli organi
governativi legati ai settori di ricerca e di emissione di sentenze relativi ad incidenti del settore
aerospaziale.
Nel frattempo, studi di frattografia di compositi
strutturali stanno facendo nuova luce su molti
aspetti fondamentali e stanno contribuendo a
una miglior comprensione dell’origine di quanto
si trova nelle superfici di frattura di composti
polimerici con fibra continua. Questi lavori hanno
18
Dal Mondo
della
Scienza
Proteine
del sistema olfattivo
come biosensori per aromi alimentari
di Paolo Pelosi*
ne olfattive in biosensori è legata alla ricerca di
strategie per generare un segnale elettrico come
conseguenza del legame con un odore. Infatti, la
maggior parte dei biosensori utilizza enzimi, la cui
reazione è facilmente evidenziabile e trasformabile
in un evento elettrico, sia direttamente, se si tratta
di un enzima di ossido-riduzione, o per mezzo di
sistemi più complessi che riconducano alla fine ad
un passaggio di elettroni.
Ora le cose sono cambiate, o stanno cambiando
rapidamente, e si guarda con concreta fiducia alla
possibilità di utilizzare le OBP come sensori per
odori. Infatti, i risultati più recenti della ricerca
biochimica e fisiologica hanno dimostrato, per ora
solo negli insetti, che sono le OBP gli elementi in
grado di riconoscere i diversi odori, piuttosto che i
recettori di membrana. Inoltre, metodi ottici, basati soprattutto su misure di fluorescenza, hanno
raggiunto livelli di sensibilità compatibili con le
applicazioni desiderate e possono essere utilizzati
per il rilevamento della formazione di complessi
fra proteina e ligando.
Introduzione
Il nostro olfatto, come quello degli altri animali, compresi gli insetti, fa uso di proteine che riconoscono
le molecole odorose legandole in maniera specifica
e reversibile. Queste appartengono essenzialmente
a due classi, i recettori di membrana 1, 2 e le proteine
solubili leganti gli odori (OBP: odorant-binding protein) 3, 4. Perché non utilizzare le stesse proteine per
un sistema artificiale di misura degli odori?
L’idea certamente non è nuova, né originale, ma
finora non è stata mai presa in seria considerazione. Il motivo probabilmente è duplice.
Da una parte, le OBP sono state finora considerate
proteine poco importanti, svolgenti una funzione
accessoria nell’olfatto. L’interesse è rimasto focalizzato sui recettori di membrana, ritenuti le uniche
proteine in grado di riconoscere i vari odori. Alle
OBP è stato attribuito un ruolo secondario, non
specifico, di trasporto delle molecole odorose
verso i recettori di membrana. L’idea, quindi, che
siano i recettori di membrana gli elementi responsabili del riconoscimento delle diverse strutture
chimiche degli odori indicava, come immediata
e logica conseguenza, appunto queste proteine come i migliori sensori che potessero essere
impiegati in un naso artificiale. Purtroppo, non
è sempre possibile copiare la natura, o almeno
le soluzioni che adotta un sistema biologico non
sono sempre facilmente trasferibili ad un apparecchio elettronico. I recettori di membrana, in
particolare, sono proteine dalla struttura molto
delicata, che ha bisogno del doppio strato lipidico
della membrana cellulare per restare inalterata ed
attiva. Basti pensare che la cristallizzazione di una
proteina di membrana rappresenta un obiettivo
estremamente impegnativo e solo recentemente
sono stati ottenuti i primi successi.
Un’altra difficoltà nella utilizzazione delle protei*
Struttura delle proteine leganti gli odori
È opportuno descrivere brevemente le OBP per
comprendere come queste proteine possano costituire ottimi candidati nella messa a punto di biosensori per sostanze odorose. Due elementi sono
particolarmente importanti per questi scopi:
1) le OBP rappresentano una grande famiglia di
proteine, ciascuna con una diversa specificità di legame, condizione indispensabile per
poter creare sistemi a più sensori, in grado di
discriminazione; inoltre, esse sono suscettibili
di modifiche, mediante tecniche di biologia
molecolare, offrendo la possibilità di generare
proteine con la stessa architettura, ma specificità di legame mirate a qualsiasi esigenza;
Dip. di Chimica e Biotecnologie Agrarie, Università di Pisa, E-mail: [email protected]
19
rallentarne notevolmente l’evaporazione. Il muco,
per la sua natura morbida, ma spessa allo stesso
tempo, offre una protezione meccanica alle cilia
dei neuroni olfattivi, ammortizzando le eventuali
sollecitazioni, e contemporaneamente provvede a
mantenere un ambiente acquoso intorno alle proteine che si trovano sia sulla membrana che all’interno dello stesso muco, come appunto le OBP.
Un sistema artificiale di misura degli odori, che
faccia uso di proteine, deve tener conto anche
di questa esigenza, cioè mantenere un ambiente
acquoso intorno alle proteine, adottando la stessa
strategia o altri tipi di soluzioni.
Negli insetti, per esempio, il risultato di mantenere
l’acqua intorno ai neuroni olfattivi viene raggiunto
con una strategia diversa, ma altrettanto efficiente. I dendriti dei neuroni olfattivi sono racchiusi
in un astuccio di cuticola (il sensillo) all’interno
del quale si trova la linfa sensillare, contenente
principalmente OBP come componenti proteiche.
Dei microscopici pori sulla parete del sensillo permettono l’ingresso delle molecole odorose, mentre
non permettono l’uscita dell’acqua, grazie alla
sua alta tensione superficiale. Nella Figura 1 sono
riportati schematicamente la sezione dell’epitelio
olfattivo nei mammiferi e di chemiosensilli negli
insetti.
Le OBP degli insetti sono un po’ più corte di
quelle dei vertebrati (120-140 residui) ed hanno
una struttura composta per la maggior parte di
α-eliche. Ambedue le classi di proteine posseggono una tasca idrofobica all’interno, dove possono
trovar posto molecole organiche di dimensioni
diverse.
La Figura 2 mostra la struttura tridimensionale di
una OBP di mammifero, quella del maiale 10, e
di una di insetto, quella della farfalla del baco da
seta, Bombyx mori 11. È evidente l’aspetto molto
diverso delle due classi di proteine, che tuttavia
condividono lo stesso nome. Le OBP degli insetti,
a differenza di quelle dei vertebrati, sopra descritte, sono costituite essenzialmente da domini di αelica. Anche in questo caso, la struttura racchiude
una cavità legante per odori e feromoni 4, 12, 13.
A parte le funzioni simili che le due classi di proteine dovrebbero svolgere nella percezione olfattiva
di mammiferi ed insetti, un importante elemento
che accomuna le OBP riguarda l’eccezionale
stabilità alla temperatura, ai solventi ed alla
degradazione proteolitica. Probabilmente è proprio
questa stabilità che ha determinato, insieme con
la semplicità strutturale, il grande successo delle
lipocaline e, in misura minore, anche delle OBP
di insetti. Per fornire un’idea di quanto queste proteine siano refrattarie ad agenti fisici e chimici, si
può ricordare che esse (sia quelle dei mammiferi
2) la struttura compatta delle OBP rende queste proteine estremamente stabili al calore,
ai solventi ed alla degradazione proteolitica,
facendo di queste proteine molecole ideali per
funzionare in condizioni ambientali estreme.
Le OBP sono piccole proteine che si trovano
nello spazio “perirecettoriale”, cioè in prossimità
dei recettori olfattivi, i quali sono localizzati sulla
membrana dendritica dei neuroni olfattivi. Le OBP
sono state descritte sia nei vertebrati che negli
insetti, tuttavia si tratta di due classi di proteine
strutturalmente molto diverse.
Le OBP dei vertebrati, la prima delle quali fu identificata nella mucosa nasale bovina 3, sono singole
catene polipeptidiche di 150-160 amminoacidi,
ripiegate nella tipica struttura del β-barrel 5-7. Questo
motivo strutturale è composto da otto foglietti beta
antiparalleli ed un corto segmento di α-elica in
prossimità della estremità carbossilica 8, e si trova
in tutte le proteine della grande superfamiglia delle
lipocaline 9. Il nome di “lipocaline” indica proteine
a forma di calice con proprietà leganti verso molecole lipofile. Infatti la maggior parte delle lipocaline legano composti idrofobici, facilitandone la
traslocazione nei fluidi biologici acquosi. Fra le
lipocaline più studiate troviamo la retinol-binding
protein, che trasporta il retinolo nel sangue e la
β-lattoglobulina del latte, la cui funzione specifica
non è ancora stata chiarita.
È interessante notare come sia proprio la struttura
tridimensionale ad accomunare i membri di questa superfamiglia, i quali a volte hanno in comune
meno del 10% dei residui amminoacidici. È chiaro
che questa struttura, per la sua semplicità, compattezza e stabilità, si è rivelata una scelta vincente nell’evoluzione ed è stata quindi utilizzata per
uno svariato numero di funzioni diverse.
Le OBP sono appunto una sottoclasse delle lipocaline e con queste condividono la semplicità strutturale e l’eccezionale stabilità. Quest’ultimo requisito è di fondamentale importanza per un uso delle
proteine come biosensori, che si trovino esposti
ad ambienti diversi in termini di temperatura, pH,
presenza di solventi, ecc. D’altra parte, si potrebbe
dire che proprio per questa loro caratteristica le
OBP sono state poste dalla natura all’interfaccia
fra un ambiente esterno, potenzialmente nocivo, e
le delicate strutture dei neuroni olfattivi.
A questo proposito, un altro elemento importante
nella protezione dei neuroni olfattivi è costituito dal
muco nasale, quello strato acquoso e denso che
ricopre il tessuto olfattivo. Le lunghe catene delle
glicoproteine presenti nel muco, con le loro numerose ramificazioni di oligosaccaridi, provvedono
a trattenere una grande quantità di acqua ed a
20
Figura 1: Rappresentazione schematica del sistema olfattivo nei vertebrati (a sinistra) e negli insetti (a destra). I
dendriti dei neuroni olfattivi (dei quali è riportata una immagine al microscopio elettronico a scansione, ottenuta nel
bovino) sono immersi in uno spesso strato di muco nei vertebrati e nella linfa sensillare negli insetti. Muco e linfa
sensillare offrono protezione meccanica alle terminazioni nervose ed allo stesso tempo provvedono a mantenere un
ambiente acquoso in prossimità dei recettori olfattivi. Sia nel muco nasale dei vertebrati che nella linfa sensillare degli
insetti sono presenti alte concentrazioni di proteine solubili leganti odori e feromoni (OBP).
Figura 2: Esempi tipici di strutture tridimensionali di OBP di vertebrati e di insetti. A sinistra la struttura della OBP di
maiale, che, come tutte le OBP dei vertebrati, presenta una architettura a “β-barrel”, costituita da nove segmenti di
foglietti beta ed una corta alfa-elica. All’interno è visibile una molecola di timolo. A destra la “pheromone-binding protein” della farfalla del baco da seta, Bombyx mori, con all’interno una molecola del feromone specifico, il bombicolo.
Le OBP degli insetti, a differenza di quelle dei vertebrati, sono costituiti prevalentemente da domini di alfa-elica.
21
che quelle degli insetti) possono essere scaldate
fino a 70-80°C senza perdere la loro struttura tridimensionale. Inoltre, queste proteine, anche dopo
essere state bollite per diversi minuti, riacquistano
la loro struttura e la loro funzionalità quando riportate a temperatura ambiente. Anche in seguito
a completa denaturazione e riduzione dei legami
disolfuro, le proteine riacquistano spontaneamente la loro conformazione attiva non appena riportate nelle condizioni fisiologiche. Similmente, la
presenza di alte concentrazioni di solventi, come
etanolo ed altri alcooli, non produce effetti irreversibili sulla struttura di queste proteine.
È superfluo sottolineare come queste caratteristiche di stabilità siano importanti nella scelta
di proteine da utilizzare in biosensori che siano
costantemente esposti ad agenti fisici e chimici.
Solo recentemente, però, è stato dimostrato che
queste proteine sono essenziali per un corretto
funzionamento del sistema olfattivo. La strada più
ovvia, anche se decisamente impegnativa, per
valutare se una proteina sia essenziale a qualche
funzione fisiologica è quella di bloccarne la sintesi.
Questo è stato fatto per una OBP di Drosophila,
denominata LUSH, creando dei moscerini transgenici, nei quali il gene codificante per LUSH
era stato eliminato. Il risultato è stato chiarissimo: i moscerini transgenici non riescono più a
percepire il feromone maschile vaccenil acetato.
Reinserendo il gene nel patrimonio genetico dei
moscerini transgenici, è stato possibile recuperare
la risposta al feromone 15.
Un altro esperimento, sempre effettuato con
Drosophila, ha dimostrato che, non solo le OBP
sono essenziali, ma rappresentano proprio i sensori specifici in grado di discriminare i diversi odori.
Un gruppo di ricerca giapponese ha osservato
che due specie di Drosophila, la D. simulans e la
D. sechellia, mostravano comportamenti molto
diversi verso gli odori di una pianta, due acidi
grassi, l’esanoico e l’ottanoico. La prima specie
evita tali odori, mentre la seconda ne è attratta e
ci va a deporre le uova. Dopo aver sospettato quali
fossero i geni responsabili di tale comportamento,
in pratica codificanti due OBP, gli autori di questo
lavoro hanno scambiato i geni fra le due specie. Il
risultato straordinario è stato che questa volta la
D. simulans veniva attratta dall’odore dei due acidi
grassi, mentre la D. sechellia ne veniva respinta 16. È importante notare che fra le due specie
c’era stato uno scambio di OBP, non dei recettori.
Quindi, non sono i recettori a riconoscere i diversi
odori, ma sono le OBP.
Questo risultato naturalmente porta importanti
conseguenza nella chimica dei biosensori. Se
vogliamo costruire biosensori per particolari odori,
allora conviene andare a cercare quali OBP legano
gli odori che ci interessano, non i recettori. Ora,
se non è pensabile immobilizzare dei recettori di
membrana su piastrine di silicio o su altre matrici
artificiali e sperare che funzionino anche in assenza della membrana citoplasmatica, è ragionevole
pensare che le OBP poste nelle stesse condizioni
mantengano la loro attività, anche perché le OBP,
oltre ad essere proteine solubili, sono forse fra le
più stabili che conosciamo.
L’ultimo tassello alla comprensione del modo
d’azione delle OBP è stato posto ancor più recentemente con un elegante lavoro, dove è stato
dimostrato che non è neppure necessario che le
molecole degli odori arrivino ai recettori olfattivi.
Gli stessi autori che avevano precedentemente
dimostrato che LUSH era essenziale per la perce-
La funzione fisiologica delle OBP
Il problema principale legato alle OBP è sempre
stato quello della funzione fisiologica. Ci si è
sempre chiesti, senza tuttavia fornire una risposta
soddisfacente, quale fosse il posto delle OBP nella
catena degli eventi che trasforma l’informazione chimica codificata nelle molecole odorose in
segnali elettrici ed alla fine in risposte comportamentali 13, 14. Si è sempre ragionato che, analogamente alla trasmissione dei segnali nervosi,
mediati dai neurotrasmettitori, le molecole degli
odori dovessero interagire direttamente con i
recettori olfattivi di membrana, senza la necessità
di invocare l’aiuto di altre proteine.
Tuttavia le OBP sono proprio lì, frapposte fra le
molecole degli odori portate dall’aria esterna ed i
recettori di membrana ai quali dovrebbero legarsi,
quasi a rallentarne o addirittura a bloccarne il passaggio. Certamente non possono essere ignorate,
tanto più che le OBP sono molto abbondanti sia
nel muco dei vertebrati che nella linfa sensillare
degli insetti. Anche se non ci sono dati quantitativi
attendibili per il muco, sappiamo che nella linfa
sensillare degli insetti le OBP possono raggiungere
concentrazioni fino a 10 mM! È opportuno anche
considerare che la sintesi di queste enormi quantità di proteine (tra l’altro le OBP vengono distrutte
e ricostruite con grande rapidità) rappresenta
un notevole dispendio di energia per un insetto,
spesso costretto a vivere al limite del consumo
energetico (alcuni insetti addirittura non si nutrono
durante la loro vita da adulti).
Quindi, le OBP sono importanti, perché sono molto
costose, e debbono necessariamante interagire
con le molecole odorose, perché, a causa della
loro altissima concentrazione, in pratica riempiono
il percorso che gli odori dovrebbero compiere per
arrivare fino ai recettori di membrana.
22
zione del feromone maschile hanno scoperto che
quando il feromone si lega a LUSH, la proteina
subisce una piccola modifica conformazionale.
Ora, gli autori sono riusciti a costruire un mutante
di LUSH che, in assenza del feromone, assumeva
la conformazione della proteina nativa complessata con il feromone. Una volta inserito questo gene
nel moscerino, hanno notato che i neuroni, che nei
moscerini naturali rispondevano al feromone, in
questo mutante erano in un continuo stato attivo,
anche se in assenza totale del feromone 17. Ciò
chiaramente dimostra che non è il feromone trasportato dalla proteina che attiva il recettore, ma è
la OBP che, una volta legato il feromone, trasmette l’informazione (non la molecola) al recettore di
membrana.
Questi lavori molto recenti hanno chiaramente
spostato l’attenzione di chi è interessato a produrre biosensori per odori dai recettori alla OBP ed
hanno portato queste proteine in primo piano nella
percezione olfattiva.
Figura 3: Principio della misura del “binding” mediante
l’uso di sonde fluorescenti. Ligandi fluorescenti spesso
presentano spettri di emissione diversi a seconda che si
trovino in soluzione o all’interno della tasca idrofobica
di una proteina. Per esempio, l’N-fenil-1-naftilammina
emette un debole segnale intorno a 480 nm se eccitato alla lunghezza d’onda di 337 nm. Quando si trova
all’interno di una proteina, come una OBP, questo stesso
composto produce un segnale molto più intenso con un
massimo di emissione ad una lunghezza d’onda più
bassa (407 nm). È così possibile valutare la frazione di
sonda fluorescente che si trovi all’interno della proteina e
calcolare la costante di dissociazione del complesso.
Un biosensore utilizzante le OBP
A questo punto si può cominciare a pensare concretamente a biosensori che contengano le OBP
come elementi per il riconoscimento dei diversi
odori. Tuttavia, rimane ancora un problema da
risolvere: come ottenere un segnale che ci indichi
la presenza di un legante all’interno della proteina? Certamente, la formazione del complesso
OBP/legante non comporta passaggi di elettroni,
né reazioni chimiche di alcun genere. Non è quindi
possibile accoppiare un tale sistema a biosensori
di tipo amperometrico. Restano, tuttavia, altre
strade per rivelare l’ingresso di molecole organiche all’interno della cavità.
Una di queste fa uso delle cosiddette “bilance al quarzo” o sensori di tipo piezoelettrico.
Essenzialmente, si tratta di cristalli di quarzo sui
quali viene immobilizzata la proteina legante. È
noto che la frequenza di oscillazione di un cristallo
di quarzo è molto costante e può essere misurata
con altissima precisione (per questo tali oscillatori
vengono utilizzati negli orologi). Inoltre la frequenza di vibrazione dipende dalla massa del cristallo
stesso. Di conseguenza, è possibile misurare le
variazioni di frequenza causate dall’aumento di
massa, seppure minimo, che si verifica quando una molecola di odore si lega alla proteina.
Sembrerebbe semplice, ma ci sono dei problemi.
Il primo riguarda l’apparecchiatura per misurare
queste variazioni di frequenza, che, anche se non
molto ingombrante e complessa, non può essere
adattata alle esigenze di semplicità, economicità
e miniaturizzazione richieste da un biosensore.
L’altra difficoltà è legata proprio al tipo di misura.
Se il sistema è così sensibile da rivelare le minime
quantità di odoranti che si legano alle proteine,
ancor più sarà sensibile alle variazioni di umidità
che si possono verificare in un ambiente che non
sia strettamente controllato.
Un’altra via per monitorare l’entrata di molecole
organiche nella tasca idrofobica di proteine come
le OBP è quella di sfruttare la fluorescenza di particolari composti che presentano affinità per la
proteina. Una delle sonde fluorescenti più usate
con le OBP è l’N-fenil-1-naftilammina (1-NPN).
Questo composto, eccitato alla lunghezza d’onda
di 337 nm, produce uno spettro di emissione con
un massimo intorno a 480 nm. Se il ligando si
trova all’interno di una proteina, quindi generalmente in un ambiente idrofobico (questo è sempre il caso delle OBP), il massimo di emissione
si sposta intorno a 405-410 nm e la sua intensità
aumenta notevolmente, a volte anche di due ordini
di grandezza. Nella Figura 3 è riportato lo spettro
di emissione dell’1-NPN in soluzione e legato ad
una OBP. In questo caso, l’intensità del picco a
407 nm fornisce una misura della concentrazione
della sostanza fluorescente legata alla OBP. È
possibile anche, effettuando una titolazione della
proteina con la sonda fluorescente calcolare la
costante di dissociazione del complesso. Questo
sistema si presta naturalmente anche a monitora-
23
come sopra riportato, ma anche perché è possibile modificarle a piacere nel sito di legame, pur
mantenendo lo stesso scheletro strutturale, per
adattarle alle esigenze di specificità richieste.
Oggi è molto facile ed economico costruire proteine nelle quali uno o più degli amminoacidi
presenti nella proteina nativa sono stati sostituiti
con altri.
Allo scopo di preparare OBP modificate e capaci
di legare aldeidi alifatiche, è stato scelto di prendere come base la OBP di maiale, la cui struttura
tridimensionale è nota ed in particolare sono noti
gli amminoacidi che rivestono la tasca idrofobica
di legame e come ciascuno di essi possa interagire
con particolari strutture molecolari.
È noto che le aldeidi si legano molto bene ai gruppi
amminici primari, formando basi di Schiff. Nella
rodopsina, per esempio, la molecola del retinale è
legata alla proteina attraverso questo tipo di legame
con il gruppo amminico libero di una lisina. È ancora
una lisina che determina l’alta affinità di una OBP
umana per alcune aldeidi. Infatti, è stato dimostrato
che sostituendo tale amminoacido nella molecola
della OBP con altri che non recano gruppi amminici,
l’affinità di questa proteina per le aldeidi si perde.
Nella struttura della OBP di maiale non sono presenti residui di lisina nella tasca idrofobica di legame. Di conseguenza, è stato deciso di preparare
mutanti, che presentino una lisina all’interno della
cavità legante e possano quindi interagire efficacemente ed in maniera specifica con le aldeidi
prodotte durante l’irrancidimento dei grassi.
A titolo di esempio, nella Figura 4 è riportata la
struttura della OBP di maiale complessata con una
molecola di 1-undecanolo 18. Ipotizzando che una
aldeide lineare di dimensioni simili si disponga in
maniera analoga nella cavità legante, si è provato
a sostituire nella struttura della proteina il residuo
di asparagina in posizione 102 con una lisina. Si
può notare che il gruppo amminico di questa lisina
(in blu) si trova molto vicino al gruppo alcoolico
primario dell’1-undecanolo e potrebbe quindi interagire efficacemente con il gruppo carbonilico di
un’aldeide lineare. Nella stessa figura è riportato
anche un ingrandimento della zona interessata. In
ambedue le immagini, il ligando (1-undecanolo) si
trova in basso, la lisina 102 in alto.
Solo l’indagine sperimentale potrà dirci se la scelta di inserire una lisina in posizione 102 produrrà
il risultato aspettato, altrimenti occorrerà fare altri
tentativi in posizioni diverse. Naturalmente anche
gli altri residui amminoacidici presenti nella cavità
di legame sono importanti al fine di stabilire interazioni di tipo idrofobico con la catena idrocarburica
delle aldeidi. In una fase successiva, quindi, si
potrà agire su altri amminoacidi al fine di rendere
re l’entrata di altre sostanze non necessariamente
fluorescenti all’interno della proteina. In tal caso,
basterà mettere insieme proteina, sonda fluorescente e sostanza da analizzare. Quanto maggiore
sarà l’affinità di questa sostanza per la proteina,
tanto più essa sarà in grado di spiazzare la sonda
fluorescente dal complesso, con conseguente
diminuzione dell’intensità del picco a 407 nm.
Una applicazione nel campo della qualità alimentare
Come banco di prova dell’uso delle OBP come
biosensori per odori, è stato scelto un semplice
problema di interesse pratico, sul quale è in corso
un progetto di ricerca.
Il campo applicativo riguarda la qualità degli alimenti, in particolare la possibilità di mettere in
evidenza stati incipienti di irrancidimento. È noto
che l’irrancidimento riguarda i grassi e produce
sostanze volatili, aldeidi ed acidi carbossilici lineari
di 8-12 atomi di carbonio, derivanti dalla ossidazione radicalica delle lunghe catene degli acidi
grassi, presenti nei trigliceridi alimentari. Queste
sostanze di degradazione presentani odori molto
forti e sgradevoli, ma non è possibile accorgersi
della presenza di questi odori in alimenti confezionati, prima di aprire le confezioni. Sarebbe
invece utile poter identificare quei prodotti che
abbiano sviluppato all’interno tali odori per poterli
eliminare dal mercato. Si può pensare a quei prodotti contenenti grassi ed in genere conservati per
tempi relativamente lunghi, come nocciole, mandorle, caffè ed altri semi, cioccolata, biscotti e tanti
altri prodotti alimentari che contengano grassi.
In pratica si tratta di preparare delle piccole gocce
di un gel contenenti la proteina e la sonda fluorescente ed inserirle fra gli strati che formano
l’involucro di un prodotto alimentare. Gli odori
che eventualmente si sviluppassero all’interno
della confezione entrerebbero in contatto con
il complesso proteina/sonda e, se affini per la
proteina, sposterebbero il composto fluorescente
dal complesso, determinando una diminuzione
della fluorescenza. Questo fenomeno potrà essere
osservato direttamente sulla confezione illuminandola con luce ultravioletta della lunghezza d’onda
opportuna. Per un’analisi più attendibile, il sensore
potrebbe essere costituito da più elementi, cioè da
più proteine leganti, dotate di diverse specificità di
legame nei confronti degli odori da analizzare.
È necessario quindi avere a disposizione innanzitutto delle proteine che presentino specificità di
legame verso determinate molecole organiche,
secondo le caratteristiche richieste al sensore.
Di nuovo, le OBP si presentano come le proteine
ideali da utilizzare, non solo perché molto stabili,
24
Figura 4: Allo scopo di preparare biosensori per aldeidi alifatiche, prodotti di degradazione dei trigliceridi, in un lavoro
attualmente in corso, la OBP di maiale è stata modificata sostituendo un residuo di asparagina, presente nella cavità di
legame, con uno di lisina. Il gruppo amminico ε della lisina dovrebbe formare una base di Schiff con il gruppo carbonilico delle aldeidi, dando luogo ad un legame abbastanza forte. La figura mostra la struttura della proteina (a sinistra) ed
un particolare della tasca idrofobica di legame (a destra) dove sono messi in evidenza la catena laterale della lisina 102
(che sostituisce l’asparagina 102 presente nella proteina nativa) ed una molecola di 1-undecanolo. La posizione di questo ligando all’interno della proteina è stata messa in evidenza mediante analisi ai raggi X di cristalli del complesso.
il legame della proteina più selettivo rispetto alla
lunghezza della catena o alla presenza di eventuali
ramificazioni sulla molecola da rivelare.
ligando, sfruttando la fluorescenza intrinseca della
proteina, senza la necessità quindi di ricorrere ad
una sonda fluorescente esterna. L’unico amminoacido dotato di fluorescenza è il triptofano, che, se
eccitato alla lunghezza d’onda di 280 nm, produce
uno spettro di emissione con il massimo intorno a
330-350 nm. Una sostanza aromatica che si trovi
nelle vicinanze di questo residuo di amminoacido
assorbe parte della luce emessa, determinando
una diminuzione del segnale di fluorescenza.
Anche in questo caso, la base di partenza è stata
la OBP di maiale, la quale, però, non possiede un
triptofano nella cavità di legame. Sempre utilizzando tecniche di biologia molecolare, è stato facile
inserirne uno nella posizione 88, occupata da una
fenilalanina nella proteina nativa.
Il risultato è stato una proteina con la quale è
possibile monitorare la presenza di composti aromatici semplicemente misurando la fluorescenza
del triptofano. La presenza del nucleo biciclico
dell’indolo all’interno della tasca di legame ha
aumentato l’affinità della OBP di maiale verso
idrocarburi poliaromatici, importanti inquinanti
ambientali.
Nella Figura 5 sono riportate le curve di riduzione
della fluorescenza intrinseca della OBP di maiale
modificata da parte di dosi crescenti di alcuni
composti poliaromatici 19.
Un’applicazione nel monitoraggio ambientale
Sensori utilizzanti le OBP possono essere anche
impiegati per il monitoraggio della qualità ambientale, sia per quanto riguarda l’aria che le acque. In
particolare, un’utilizzazione in ambiente acquoso
risulta relativamente semplice, in quanto non sono
presenti problemi legati alla possibile disidratazione delle proteine. Nel caso precedente, tale
problema può essere risolto con l’uso di gel che
forniscano un ambiente acquoso intorno alla proteina ed allo stesso tempo mantengano proteina e
legante fluorescente nel sensore.
È evidente che una utilizzazione in ambiente
acquoso debba affrontare il problema del possibile
lavaggio da parte dell’acqua da analizzare sia della
proteina che del legante fluorescente. La proteina
può essere immobilizzata ad un supporto solido,
mediante varie tecniche ormai diventate di uso
comune. Diventa più difficile invece tenere immobilizzata la sonda fluorescente, anche perché questa deve poter liberamente uscire dalla cavità di
legame quando si presenta un legante più forte.
È stato allora scelto di seguire una strategia
diversa per mettere in evidenza la presenza di un
25
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Figura 5: Allo scopo di utilizzare la fluorescenza intrinseca di una OBP per monitorare la presenza di ligandi
all’interno della proteina, la OBP di maiale è stata modificata, sostituendo la fenilalanina 88, presente all’interno
della tasca idrofobica di legame con un triptofano. La
proteina, così modificata ha mostrato una maggiore
affinità verso composti poliaromatici, comuni inquinanti
ambientali, ed ha permesso di valutare la concentrazione di queste molecole in soluzione, mediante una misura della diminuzione della fluorescenza intrinseca del
triptofano, prodotta da queste stesse molecole. Il grafico
mostra i risultati ottenuti con alcuni composti poliaromatici. Quanto maggiore è la perdita di fluorescenza all’aumentare della concentrazione del ligando, tanto più alta
è l’affinità di tale sostanza per la proteina.
11.
12.
13.
14.
Questi rappresentano primi tentativi nell’uso di
proteine olfattive nel monitoraggio di sostanze
organiche e dimostrano che le OBP sono adatte a questi scopi. Tuttavia, è ancora necessario
sviluppare la tecnologia per quanto riguarda la
misura dei segnali, mettendo a punto strumenti
miniaturizzati ed economici. Infine, il problema più
difficile ancora da risolvere è legato alla sensibilità
di questi sistemi artificiali, ancora molto lontana
dalle prestazioni del nostro apparato olfattivo.
15.
16.
17.
18.
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Nanogeneratori
piezoelettrici
di Anna Crestana
scientifico, medico, militare, nelle comunicazioni
tra i primi. Naturalmente, però, tanto più piccoli
sono il bio-sensore ed il nano-robot che si vogliono
costruire, tanto più piccola deve essere la loro fonte
di energia: in genere, infatti, ci si aspetta che essa
abbia le loro stesse dimensioni. L’optimum sarebbe
di poter disporre di un minuscolo generatore che
permetta al device di essere indipendente da ogni
fonte di ricarica esterna e di poter funzionare a
lungo, senza aver bisogno di sostituire le batterie. È
proprio questo uno degli obiettivi che il prof. Wang
ed il suo gruppo di lavoro si sono prefissi: frutto
della loro ricerca è un nanogeneratore piezoelettrico dalle dimensioni nanoscopiche, che può fungere
da nano-batteria per dispositivi miniaturizzati.
In quale contesto immaginereste di poter trovare dei generatori d’elettricità dalle nanoscopiche dimensioni, capaci di alimentare dispositivi
anch’essi minuscoli? Se state pensando a Star
Trek e al dottor Spock, siete andati un po’ troppo
lontani. Questi “oggettini” sono, infatti, materia
di studio nei laboratori del prof. Wang presso il
Georgia Institute of Technology, negli Stati Uniti. È
probabile che, tra qualche anno, essi saranno una
realtà ancora più vicina a noi: potremo addirittura
indossarli, invisibili esemplari di high-tech tra le
fibre delle nostre comunissime T-shirt (da non
lavare però in lavatrice …).
La tecnologia si è mossa a grandi falcate verso
il sempre più piccolo, il portatile, il compatto, il
multi-funzione. Ma come si è arrivati a realizzare
questi piccoli prodigi della tecnica? Vi sarà capitato di vedere, in vecchi film, computer così ingombranti da riempire intere stanze (Fig. 1): probabilmente avrete sorriso a quelle immagini, guardando
il vostro telefono cellulare o l’I-Pod dei vostri figli.
Tuttavia, quando pensiamo alla realizzazione delle
moderne tecnologie, credo che in pochi poniamo
attenzione ai successi ottenuti nella miniaturizzazione delle fonti di energia che permettono il loro
funzionamento. Infatti, il computer grande come
una stanza ed il blackberry di ultima generazione
hanno almeno una cosa in comune: per poter funzionare ed esserci utili, devono ricavare energia da
una qualche fonte.
È noto che molte risorse sono oggi rivolte alla
miniaturizzazione dei dispositivi, sia quelli di uso
comune sia quelli utilizzati in ambiti specialistici:
Il principio di funzionamento
Costituente principale del nanogeneratore di Wang
è l’ossido di zinco: fondamentali allo scopo sono
le sue proprietà semiconduttrici e piezoelettriche.
L’effetto piezoelettrico consiste nella capacità del
cristallo di ZnO di convertire in corrente uno stress
meccanico, di allungamento o contrazione.
Per costruire il loro nanogeneratore, il gruppo di
lavoro di Wang ha dapprima predisposto un array
di singoli cristalli di ZnO a formare “nanofili”, fatti
crescere su un substrato solido conduttore (Fig. 2)
e liberi all’estremità opposta.
In seguito, a dimostrazione pratica del funzionamento del sistema, la punta di silicio coatizzata
con platino di un AFM è stata fatta scorrere sulle
estremità libere di questi nanofili. Il segnale registrato in uscita è stato attribuito all’effetto del
Figura 1: A sinistra, un ingombrante computer degli anni ’60. Al centro: un I-Pod nano. A destra: un modello di
blackberry.
27
Per un singolo nanofilo, tale processo produce
una corrente estremamente piccola, dell’ordine
dei 1000-10000 elettroni. Per poter produrre correnti utili, si dovrebbe moltiplicare il numero di
nanofili e fare in modo che tutti siano posti sotto
stress meccanico allo stesso modo e contemporaneamente: il gruppo di Wang ha quindi costruito
sistemi di nanofili, il più possibile della medesima
altezza, ricoprendo un supporto solido. Sulle estremità libere dei nanofili ha fatto infine scorrere un
elettrodo “a zig-zag” di silicio coatizzato con platino, a sostituire la punta del microscopio a forza
atomica usata nel precedente esperimento.
Il disegno a zig-zag facilita il contatto con il sistema
di nanofili di ZnO, disposti in parallelo. La differenza di potenziale corrisponde a quella del singolo
cristallo, mentre la corrente totale generata corrisponde alla somma di quelle dei nanofili posti sotto
stress meccanico al passaggio dell’elettrodo.
Figura 2: Immagine SEM di cristalli (nanofili) di ZnO
su un substrato solido conduttore (da The new field of
nanopiezotronics. Materials Today, p. 24).
Il ruolo dei polimeri
Dopo aver verificato sperimentalmente il funzionamento del nanogeneratore piezoelettrico a base
di ZnO, il gruppo di Wang ha rivolto l’attenzione
all’obiettivo successivo: progettare il nanogeneratore in modo tale da poterlo poi costruire su larga
scala e a costi contenuti. Altro obiettivo era renderlo adattabile come “nano-batteria” per dispositivi biocompatibili, impiantabili nel corpo umano.
Allo scopo, serviva un materiale flessibile su cui
far crescere i cristalli di ZnO, allineati.
Così come, nell’esperimento precedente, la punta
di silicio coatizzata con platino era stata sostituita
dall’elettrodo a zig-zag, così quest’ultimo è stato
infine rimpiazzato da un’altra disposizione, più
adatta al nuovo scopo: i cristalli di ZnO sono stati
fatti crescere radialmente (Fig. 4, in basso) su
fibre di Kevlar di circa 15 μm di diametro ed 1 cm
di lunghezza; una fibra è stata poi coatizzata con
oro, l’altra no. Facendo scorrere i nanofili metallici
della fibra di Kevlar su quelli non coatizzati dell’altra, i ricercatori hanno riprodotto quel meccanismo di estensione/compressione sopra descritto
ed hanno registrato in output il conseguente passaggio di corrente (circa 4 nA).
Il Kevlar è stato scelto poiché possiede elevate
resistenza e stabilità termica ed è un buon conduttore elettrico. I cristalli di ZnO ricoprivano piuttosto uniformemente la superficie della fibra ed
avevano diametro tra i 50 ed i 200 nm e lunghezza
di circa 3,5 μm.
Attorcigliando le due diverse tipologie di fibre di
Kevlar e facendole scivolare ciclicamente una
sull’altra si innesca il fenomeno piezoelettrico:
le estremità libere dei nanofili di ZnO (coatizzati e non) si trovano a scorrere le une sulle altre
come schematizzato in Figura 4, in basso. Un po’
come sfregare tra loro le setole di due spazzolini
Figura 3: La figura schematizza il principio di attivazione del fenomeno piezoelettrico al passaggio della punta
di un AFM sul cristallo di ZnO. Quest’ultimo si flette
nella direzione di scorrimento della punta di silicio (a)
coatizzata con platino. Si registra un passaggio di corrente quando la punta lascia il nanofilo, dall’estremità
in compressione (b) (da Piezoelectric Nanogenerators
for Self-Powered Nanodevices. Pervasive Computing
vol. 7, p. 51).
contatto della punta sulle estremità dei cristalli:
il fenomeno piezoelettrico si “innesca” al primo
contatto della punta al Pt, quando questa flette il
nanofilo di ZnO creando una zona in estensione ed
una in compressione nella direzione di scorrimento della punta (Fig. 3a).
Il passaggio di corrente non si verifica quando la
punta tocca la prima estremità del cristallo, quella
in estensione, bensì quando essa termina il contatto con il nanofilo di ZnO e si allontana dall’estremità in compressione (Fig. 3b).
Alla superficie in estensione è assegnato un potenziale positivo, negativo a quella in compressione.
La differenza di potenziale che si instaura in conseguenza a questo stress meccanico è dovuto
alla polarizzazione degli ioni presenti all’interno
del cristallo di ZnO (non si tratta di un fenomeno
superficiale).
28
corpo, oscillazioni provocate da una leggera brezza, onde sonore causate dal traffico cittadino: se
il “nano-device” fosse innestato tra le fibre di una
T-shirt, il movimento del nostro corpo sarebbe sufficiente per farne funzionare la nano-batteria.
Lo stesso gruppo di lavoro ha prodotto un secondo
tipo di nanogeneratore piezoelettrico. In questo
caso, il movimento meccanico sui cristalli di ZnO
è imposto dallo swelling di due diversi polimeri
sensibili all’umidità dell’ambiente circostante. Si
tratta di una struttura multi-strato ove si alternano layers di ZnO, poliN-isopropil acrilammide
(PNIPAM) e poli(diallildimetil ammonio cloruro)
(PDADMAC).
Lo strato di PDADMAC è depositato per primo
su quello di ZnO, che è quindi reso carico positivamente. Dopodiché, entrambi sono immersi in
una soluzione di PNIPAM. Il processo viene quindi
ripetuto secondo necessità.
Esponendo questo sistema multistrato ad un
ambiente umido, si induce l’effetto piezoelettrico
sui layers di ZnO: essi infatti subiscono una tensione (contrazione ed espansione asimmetriche)
causata dallo swelling per idratazione degli strati
polimerici. Ciò che si ottiene è quindi un “nanosensore” sensibile ai cambiamenti di umidità.
La natura e la destinazione d’uso dei nano-dispositivi supportati dai nanogeneratori di Wang potrebbero essere tra i più vari: bio-sensori impiantabili
per il controllo di parameri fisiologici come il livello
di glucosio nel sangue, nano-robot a uso militare
in zone dove non siano disponibili fonti energetiche “convenzionali”, nano-sensori per individuare
tossine o per registrare dati ambientali, e così via.
Certo, c’è ancora strada da fare prima di veder
realizzata questa tecnologia nella vita di tutti i
giorni; ora, però, il mondo di Star Trek sembra un
po’ più vicino…
Figura 4: In alto: immagine SEM dei cristalli di ZnO
disposti radialmente su una fibra di Kevlar. In basso:
la figura schematizza il principio di attivazione del
fenomeno piezoelettrico, tramite sfregamento di due
fibre di Kevlar ricoperte da cristalli di ZnO, una coatizzata con oro, l’altra no (immagini tratte da Towards
Self-Powered Nanosystems: from Nanogenerators to
Nanopiezotronics. Adv Funct Mater 2008, p. 10).
dal manico molto flessibile, oppure … due lunghi
millepiedi!
I cristalli di ZnO sono stati fatti crescere in direzione radiale sulla superficie della fibra, ma alla
loro base sono in realtà interconnessi gli uni con
gli altri: in questa disposizione, è come se un film
di ZnO ricoprisse la superficie della fibra di Kevlar.
Questo film funge da elettrodo, necessario per il
segnale in output.
I ricercatori del gruppo di Wang hanno inoltre
utilizzato un agente legante (tetraetossisilano)
depositato alla base dei nanofili per aumentare la
robustezza meccanica e la stabilità dei (relativamente) lunghi nanofili di ZnO, migliorando quindi
la durata del nanogeneratore.
Durante lo scorrimento delle fibre ed il conseguente
fenomeno piezoelettrico che si instaura tra i nanofili, si genera una differenza di potenziale in cui quello positivo è sulla superficie in estensione, quello
negativo sulla superficie opposta in compressione.
La corrente generata dal sistema scorre dallo strato
di Au (collegato ad un circuito esterno di misura)
ed è la somma delle correnti dei singoli nanofili.
Il moto di scorrimento tra le fibre può essere
provocato ad esempio da forze esterne a bassa
frequenza come piccole vibrazioni, movimenti del
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29
Dal Mondo
della
Tecnologia
Il
talco,
non solo per il benessere del corpo
di Piergiovanni Ercoli Malacari*
ed i vantaggi provenienti dall’impiego di talchi
submicronici nelle moderne applicazioni plastiche.
Introduzione
Nell’immaginario comune, quando si parla di
talco, viene in mente un prodotto da usare per
l’igiene personale o per la cosmesi. Tale impiego
è noto ai più, ma in realtà il talco viene usato in
un numero elevato di applicazioni industriali, ben
superiori, in termini di volumi, rispetto a quello cosmetico. Molti sono i settori in cui questo
minerale è impiegato e uno molto importante è la
modifica delle caratteristiche fisico meccaniche di
svariate matrici polimeriche, piuttosto che nell’industria cartaria o come additivo per le vernici.
Di anno in anno, la crescente richiesta di maggiori
prestazioni dei manufatti plastici ha spinto l’industria produttrice di materie prime a sviluppare
prodotti sempre più sofisticati e performanti. Il
talco, ad esempio, ha subito uno sviluppo tale da
conferirgli un ruolo chiave in molte applicazioni.
Gli sviluppi sono principalmente rivolti al processo di micronizzazione, mediante il quale è stato
possibile raggiungere dimensioni submicroniche
delle particelle, con un notevole incremento delle
prestazioni ottenibili, quando disperso in materiale
polimerico o in altra matrice.
In passato, il talco era usato principalmente come
riempitivo per il polipropilene, mentre ora i prodotti submicronici rivestono la caratteristica di ingrediente fondamentale in svariati settori quali quello
automobilistico o elettrico/elettronico. Nel settore
auto, ad esempio, i talchi submicronici consentono l’ottenimento di elevate prestazioni meccaniche
con una importante riduzione del tenore di carica,
con la conseguenza di un significativo abbattimento delle masse impiegate a beneficio di un globale
risparmio energetico.
In questo lavoro, verranno illustrate le prestazioni
*
Che cosa è il talco?
Il talco è un minerale naturale e può essere
identificato come un fillosilicato di magnesio
(Mg3[(OH)2Si4O10]). Il piano elementare è composto da uno strato di ottaedri di magnesio-ossigeno/idrossile compresi fra due strati di tetraedri
silicio/ossigeno. La struttura basale principale
di questo strato elementare non contiene gruppi
idrossili o ioni attivi e questo spiega il carattere
idrofobico e l’inerzia chimica del talco.
Morfologia
La dimensione di una singola lamella di talco
(pari ad alcune migliaia di piani elementari) può
variare da circa 1 micron sino ad oltre 100 micron
a seconda del tipo di giacimento e questa dimensione determina la caratteristica lamellarità del
talco.
I piani elementari sono sovrapposti gli uni sugli
altri (come gli strati in una pasta sfoglia) e sono
tenuti assieme mediante legami deboli di tipo Van
der Waals. Questo impartisce al talco la tipica sofficità e sfaldabilità che lo caratterizzano.
Il talco è comunemente usato in molte applicazioni
industriali quali, la carta, le vernici, gli stucchi, i
cosmetici e farmaci e molte altre ed è largamente
usato nelle materie plastiche.
A seconda delle sue caratteristiche (purezza e
finezza), il talco può assumere una funzione di
“riempitivo” piuttosto che di carica funzionale.
Nel primo caso, la funzione primaria è quella di
abbassare il costo formulativo del prodotto finale,
IMIFabi Spa – [email protected]
30
Figura 1: Sulla sinistra una immagine di una roccia di talco puro. Il suo carattere lamellare è chiaramente evidente.
Sulla destra è evidenziata la struttura cristallina del minerale, dove è possibile riconoscere il piano elementare del
talco (lo spessore è pari a quasi 10 Å). Un insieme di questi piani elementari forma una lamella di talco.
mentre nel secondo caso la funzione principale è
quella di modificarne alcune proprietà in maniera
sostanziale. Il differente ruolo del talco è dunque
relativo alla sua natura, purezza e finezza.
Una volta estratto dalla miniera, il talco subisce un
processo di riduzione di dimensione (frantumazione prima, macinazione poi) che ne consente l’uso
nelle correnti applicazioni industriali. Principale
caratteristica dei processi di macinazione è quella
di preservare la naturale lamellarità del minerale
per impartire al prodotto finale delle caratteristiche
peculiari. In particolare, a seconda della finezza di
macinazione, il talco in polvere può essere considerato come:
• ultrafine, quando dimensione massima delle
particelle è inferiore a 10 micron;
• fine, quando la massima dimensione è compresa fra 10 e 30 micron;
• grossolano, quando la massima dimensione è
superiore a 30 micron.
Mentre per i talchi grossolani si parla di macinazione, per quelli fini ed ultrafini si definisce micronizzazione il processo cui è sottoposto il minerale.
La micronizzazione ha la caratteristica di massimizzare la lamellarità del talco durante la sua progressiva riduzione di dimensione. Un processo non
idoneo comprometterebbe la naturale lamellarità
del talco, restituendo un prodotto isotropo, non
capace di interagire attivamente con la matrice
polimerica in cui è disperso.
Micronizzazione e dispersione
Il processo di micronizzazione, a differenza di quello di macinazione (svolto mediante mulini a rulli o
a martelli), prevede l’impiego di aria compressa
per fornire energia alle particelle di talco che,
scontrandosi le une con le altre, si sfaldano. In
questo modo, alla riduzione progressiva di dimensione delle particelle, si esalta la naturale lamellarità del minerale, ottenendo lamelle molto piccole
ad elevato sviluppo superficiale. Basti pensare che
mentre un talco grossolano presenta una superficie specifica di 3÷4 m2/g, un prodotto ultrafine
può arrivare ad avere una superficie specifica
superiore ai 13÷14 m2/g! La maggiore superficie
specifica consente al talco ultrafine di interagire
in maniera superiore con la matrice polimerica.
In Figura 2 sono riportate le curve di distribuzione
granulometrica di diversi talchi, aventi differenti
granulometrie. In alto è evidenziata la caratteristica di un talco ultrafine, normalmente disponibile
sul mercato.
Nella Figura 3 è riportata una immagine, ottenuta
al microscopio elettronico a scansione (SEM),
relativa a lamelle di talco micronizzato disperse in
matrice polimerica. La elevata lamellarità di queste particelle è chiaramente visibile. Le lamelle di
talco si presentano come piccoli foglietti ad elevata superficie e basso spessore.
Affinché le lamelle di talco possano avere la gusta
interazione con la matrice polimerica è necessario che queste siano perfettamente distribuite e
31
Figura 2: Curve di distribuzione granulometrica cumulative di talchi a differenti granulometrie. Sono evidenziate nel
grafico le classi di prodotti a cui si fa riferimento nel testo. HTPultra5 è uno dei talchi micronizzati più fini attualmente
disponibili sul mercato e presenta un diametro mediano (D50) pari a circa 0,5 mm.
la quantità (in peso) dei componenti da riutilizzare/riciclare presenti nell’auto devono essere pari ad
almeno l’80% del totale, per arrivare all’85% entro
pochi anni. In termini di emissioni, le regolamentazioni sono sempre più restrittive, richiedendo una
sempre minore quantità di CO2 emessa per km percorso. Per far fronte a queste sempre più restrittive
regolamentazioni, si rende necessario uniformare,
per quanto possibile, le tipologie di materiali plastici impiegati nell’auto (per incrementare il riciclaggio) e sostituire parti metalliche con componenti
plastici (riduzione del peso -> migliorate emissioni).
Ovviamente, un grosso sforzo deve essere compiuto sul fronte della progettazione di nuovi motori,
carburanti e altri componenti critici, ma anche le
materie plastiche possono giocare un ruolo determinante per il raggiungimento dei requisiti richiesti
dalle attuali legislazioni.
Mentre il talco è normalmente usato in molteplici
applicazioni “tradizionali”, il talco ultrafine trova
la sua naturale collocazione nelle applicazioni più
estreme, dove sono ricercate caratteristiche uniche e fondamentali per la riuscita di un progetto
più ampio.
Figura 3: Immagine SEM di lamelle di talco micronizzato.
L’immagine è stata ottenuta dopo frattura a freddo di un
TPO contenente talco micronizzato.
disperse nella matrice polimerica. La non perfetta dispersione (presenza di micro-agglomerati)
riduce sensibilmente le prestazioni meccaniche
raggiungibili dai talchi fini ed ultrafini. L’uso dei
talchi ad elevata micronizzazione nei materiali
termoplastici richiede l’impiego di tecnologie di
dispersione adeguate ed efficaci, quali sistemi ad
elevato trasferimento di energia meccanica per
garantire l’adeguato grado di dispersione.
Applicazioni nei TPO
Uno dei più interessanti settori in cui viene efficacemente usato il talco ultra micronizzato è il
mercato dei TPO, principalmente destinato al
settore auto. Per TPO si intende quella famiglia di
prodotti basati su polipropilene copolimero a blocchi, generalmente modificati con elastomeri e altri
additivi funzionali. Fra questi additivi vi è anche
il talco micronizzato. Le principali peculiarità di
questi prodotti sono la leggerezza, la resistenza
all’impatto alle basse temperature, il buon aspetto
superficiale, la processabilità, la riciclabilità.
Prestazioni ottenibili da talchi ultrafini
Per via della elevata lamellarità offerta dai talchi
ultrafini e dalla loro elevata superficie specifica, le
interazioni con la matrice polimerica in cui sono
dispersi risultano essere molto elevate. Uno dei
più importanti settori di impiego del talco, ed in
particolare del talco ultrafine, avente dimensione
submicronica, è quello del settore auto.
Le attuali legislazioni europee per tale settore, relativamente al riuso/riciclo dei materiali, indicano che
32
Figura 4: Andamento della resistenza all’urto IZOD a bassa temperatura di alcuni TPO modificati con diversi tenori di
elastomero e contenenti il 12% di talco diversamente micronizzato. Quale indicazione della distribuzione granulometrica del talco è stato evidenziato il diametro mediano (D50).
Figura 5: Andamento del modulo a flessione per alcuni TPO modificati con diversi tenori di elastomero e contenenti
il 12% di talco diversamente micronizzato. All’aumentare del grado di micronizzazione (diametro mediano sempre più
piccolo) si evidenzia un incremento di rigidità.
Nel passato i TPO, per garantire una sufficiente
rigidità e stabilità dimensionale, erano modificati
impiegando fino al 40% in peso di talco, con un
rilevante incremento della densità del materiale.
L’avvento dei talchi micronizzati e lo sviluppo delle
resine ha consentito la drastica riduzione di carica
minerale nel TPO ed il conseguente abbattimento
in densità con positive ripercussioni sulla massa
finale del prodotto finito.
L’uso di cariche ultra micronizzate ha inoltre consentito l’incremento di prestazione specifica (riferita alla densità) ed il conseguente cambiamento
dei criteri di progettazione. Per molti componenti,
gli spessori delle pareti sono ridotti al minimo con
risparmio in peso.
Ad esempio, sul fronte delle prestazioni ottenibili
in termini di rigidità e di resistenza all’impatto,
nelle Figure 4 e 5 sono evidenziate le proprietà di
alcuni TPO aventi diverso tenore di elastomero in
funzione della micronizzazione del talco impiegato
per il loro rinforzo. Si può osservare come la minore dimensione delle particelle di talco si traduca in
una maggiore interazione con il polimero (migliori
proprietà meccaniche).
Nelle moderne modalità di progettazione delle
autovetture, dove vengono accoppiati materiali
aventi differenti caratteristiche fisico-meccaniche
(come ad esempio metalli e materiali termoplastici), si rende necessario avere similari proprietà
di dilatazione termica lineare, per non dover
33
Figura 6: Andamento del valore di dilatazione termica lineare. I tre talchi usati sono a differente micronizzazione.
L’intervallo di misura è -40°C÷70°C.
del talco massimizza l’interfaccia talco-matrice
polimerica, mentre l’alto grado di orientamento
minimizza le dilatazioni del composito, dovute a
variazioni di temperatura.
L’elevato grado di micronizzazione del talco consente di ottenere prestazioni sempre più elevate,
indirizzando le applicazioni finali verso spessori
sempre più contenuti (a pari o migliorate prestazioni) per una complessiva riduzione di peso.
Figura 7: Immagine SEM di sezione trasversale alla direzione di iniezione. È possibile osservare l’elevato grado
di orientamento delle lamelle di talco nella direzione di
estrusione (fuori dal piano).
Polimeri espansi
I talchi micronizzati trovano un interessante impiego quali agenti nucleanti per i polimeri espansi
mediante agenti fisici (iniezione di gas compressi).
Ad esempio, nel polistirolo o nel polietilentereftalato, quando espansi, mediante l’uso di talco micronizzato si può ottenere un controllo dimensionale
delle celle molto accurato, con un conseguente
incremento delle proprietà termiche e meccaniche
del prodotto espanso (Fig. 8).
prevedere zone (antiestetiche) di espansione.
Le poliolefine sono notoriamente affette da un
elevato CLTE (coefficiente di espansione termica
lineare) e quindi è necessario provvedere ad una
modifica in tal senso.
Nella figura 6 sono riportati i valori di CLTE
ottenuti disperdendo il 12% in peso di talchi a
differente micronizzazione in un TPO: è possibile
evidenziale il significativo effetto di riduzione della
dilatazione termica lineare con l’incrementare del
grado di micronizzazione.
Osservando l’immagine riportata in Figura 7, si
può meglio capire come il talco ultra micronizzato
riesca a ridurre in maniera sensibile il coefficiente
di dilatazione termica lineare del TPO nel quale
è disperso. In primo luogo la perfetta dispersione
Conclusioni
Le possibilità di modifica dei polimeri da parte dei
talchi ultramicronizzati sono molteplici e in questo
documento ne è stata evidenziata solo una parte.
Altre importanti applicazioni dei talchi submicronici sono legate al settore elettrico/elettronico (produzione di scocche e telai per computer portatili
e schermi piatti di ultima generazione), piuttosto
che per la nucleazione delle poliolefine (controllo
della crescita della struttura cristallina). Un impie-
34
L’elevato sviluppo superficiale, l’alta affinità con
la matrice polimerica e le limitate dimensioni rendono i talchi submicronici una carica funzionale
capace di una importante modifica delle matrici
polimeriche. L’uso di queste cariche è principalmente indirizzato alla variazione di proprietà specifiche quali:
• l’incrementata rigidità;
• la maggiore stabilità dimensionale
• la minore dilatazione termica
• la maggiore impermeabilità ai gas
Come diretta conseguenza, in svariate occasioni, è
possibile sviluppare nuove applicazioni nella direzione di un significativo risparmio di materiale con
diretto impatto sia economico che ambientale.
Bibliografia
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pp. 161-74.
Figura 8: Fotografie di due polistireni espansi. In alto
il PS espanso senza usare alcun nucleante, in basso lo
stesso materiale a pari condizioni ma addizionato con
1000 ppm di talco micronizzato.
go sempre più crescente nei tecnopolimeri, sia in
combinazione con altri agenti rinforzanti che quale
singolo modificante, si registra sul mercato.
35
Macrotrivial
Armonie
Polimeri
polimeriche
e strumenti musicali
di Eleonora Polo
La musica fa suonare anche il legno secco
e la pelle d’asino. E rende palpabili i sottili legami fra lo spirito, i corpi, le cose, che
non ci stanchiamo mai di cercare, con
buona pace dei matematici del benessere
sensoriale (Pierangelo Sequeri)
Curiosità 1. Anche un aspirapolvere può
essere classificato come strumento musicale:
tre aspirapolvere, una lucidatrice e vari fucili
sono stati impiegati come strumenti musicali
nella “A Grand, Grand Overture” di Malcolm
Arnold, un brano composto per l’Hoffnung
Music Festival tenutosi a Londra nel 1956.
Negli ultimi cinquant’anni la sostituzione del legno
e di altre sostanze naturali con materiali polimerici
ha provocato una rivoluzione “silenziosa” nella
fabbricazione degli strumenti musicali. Infatti,
i legni pregiati, necessari alla produzione degli
strumenti musicali e di tutta una serie di piccoli,
ma indispensabili, accessori, stanno diventando
sempre più rari e costosi. Una valida alternativa
può essere fornita dai polimeri di sintesi: ebanite,
resine fenoliche, fibra di carbonio, fibra di vetro e
materiali polimerici compositi consentono la fabbricazione di strumenti musicali leggeri, resistenti
e, in molti casi, economici. Una vera manna per
giovani studenti che vogliano intraprendere un
percorso di studio senza dover affrontare subito la
grossa spesa di uno strumento da professionisti.
Questi materiali stanno rivoluzionando le tecniche di costruzione di vari strumenti e, nonostante
forti resistenze, cominciano ad essere interessanti
anche per i professionisti della musica classica.
Strumenti musicali primitivi
Nel principio Eru, l’Uno, che in lingua elfica è
detto Ilúvatar, creò gli Ainur dalla propria mente;
e gli Ainur intonarono una grande musica al suo
cospetto. In tale Musica il Mondo ebbe inizio,
poiché Ilúvatar rese visibile il canto degli Ainur e
costoro lo videro quale una luce nell’oscurità
J.R.R. Tolkien, Il Silmarillon
Benché la musica sia parte
integrante dei miti e delle
religioni di tutti i popoli,
non sappiamo con esattezza quando siano stati
fabbricati i primi strumenti musicali, perché inizialmente furono utilizzati a questo scopo lo stesso
corpo umano o utensili di uso comune. Una datazione di circa 37.000 anni per i reperti più antichi
trova più o meno concordi tutti gli archeologi, ma
non esiste un criterio affidabile per determinare
l’esatta cronologia dello sviluppo degli strumenti
musicali all’interno delle varie culture. Neppure la
complessità di costruzione si è dimostrata un buon
criterio di classificazione, visto che in molti casi il
perfezionamento ha comportato una semplificazione della struttura.
Dai primi rudimentali strumenti musicali a quelli
che usiamo oggi l’evoluzione è stata continua e
in tanti casi l’ultima parola non è stata ancora
pronunciata.
Che cos’è uno strumento musicale?
È una sorgente sonora la cui emissione può essere prodotta e regolata in modo prevedibile da un
essere umano. Benché esistano strumenti musicali
in grado di produrre una gamma incredibilmente
ampia di suoni, i principi fisici di base sono più o
meno gli stessi per tutti, compresa la voce umana.
In ogni strumento non possono mai mancare tre
componenti: un sistema specifico con cui il musicista fornisce l’energia necessaria ad attivare e
mantenere la vibrazione, un meccanismo in grado
di modularla ed uno per amplificarla.
36
Classificazione
Tutti gli strumenti musicali possono essere classificati secondo il sistema Hornbostel-Sachs 1,
basato sulla modalità fisica con cui viene generata
la vibrazione che produce il suono.
Membranofoni: il suono è prodotto dalla vibrazione di una membrana tesa su una cassa armonica
cava (es. timpani, tamburi, batteria, grancassa).
Idiofoni: producono il suono mediante la vibrazione
del materiale stesso di cui sono composti, senza
l’ausilio di parti in tensione. Quasi tutti gli strumenti a percussione che non siano tamburi sono
idiofoni. Sono suddivisi in due classi: strumenti a
suono determinato (vibrafono, marimba, xilofono,
campane tubolari), in cui è possibile controllare la
nota prodotta, e strumenti a suono indeterminato
(triangolo, piatti, gong), utilizzati per la scansione
dei ritmi o con funzione di abbellimento.
Aerofoni: producono il suono attraverso la vibrazione dell’aria indotta da una sollecitazione esterna (pressione del fiato del suonatore o dell’aria
emessa da un mantice) senza impiegare corde o
membrane vibranti e senza che sia lo strumento
stesso a vibrare. Sono divisi in due classi: aerofoni
risonanti, in cui l’aria che vibra è contenuta in una
cavità dello strumento (quasi tutti gli strumenti
a fiato occidentali) e aerofoni liberi (armonica a
bocca, fisarmonica, bandoneon, alcuni registri
dell’organo), in cui la vibrazione è provocata da
una lamella elastica fissata ad una estremità sopra
ad un foro nel quale viene spinta l’aria.
Cordofoni: il suono è prodotto dalla vibrazione
di una corda tesa tra punti fissi. Gli strumenti
moderni sono costituiti da una cassa armonica
che amplifica il suono, una tastiera che consente
di determinare l’altezza della nota da eseguire,
un ponte, che áncora le corde sullo strumento e
trasferisce la vibrazione alla cassa armonica, ed
un mezzo (piroli, bischeri o chiavette) per regolare
la tensione delle corde. Si dividono in tre gruppi
in funzione del modo con cui vengono originate
le vibrazioni: ad arco (violino, viola, violoncello,
contrabbasso), a pizzico (arpa, chitarra, liuti, clavicembalo), a martello (cembalo, pianoforte e suoi
antenati).
Elettrofoni: il suono viene generato per mezzo di
circuiti elettrici o per induzione elettromagnetica.
Legno: abete rosso, ebano e dintorni …
I legni impiegati nella fabbricazione degli strumenti
musicali sono caratterizzati da particolari proprietà
acustiche dovute alla struttura e alla densità delle
fibre che li costituiscono. Il legno, elemento strutturale delle piante, è costituito da fibre di cellulosa
ed emicellulosa tenute insieme da una matrice di
lignina.
Vediamo i più importanti.
Abete rosso di risonanza
(Picea abies): particolare tipo
di abete il cui tronco presenta anomalie di accrescimento
degli anelli annuali. Esse fanno
sì che questo legno amplifichi
meravigliosamente il suono,
rendendolo ricercatissimo dai
liutai per la costruzione delle
tavole armoniche degli strumenti ad arco e dei pianoforti. La distribuzione di questo albero che canta
è limitata a poche zone europee (Val di Fiemme,
Tarvisiano, foresta di Paneveggio, Val Canale).
Curiosità 2. Einstein e la risonanza. Il giovane Einstein, appassionato di liuteria, aveva
intrapreso lo studio dell’acustica, ma, quando
si rese conto che con il legno di risonanza non
si può fissare nessuna regola, preferì dedicarsi ad altri studi.
Ebano (Diospyros ebenum): legno quasi nero,
duro e compatto, resistente alle intemperie e alle
muffe, che si ricava da diverse specie di alberi
del genere Diospyros. La qualità migliore si ricava dalla parte centrale dei tronchi (durame). È il
legno più denso che si conosca (0,98 g/cm³) e
si dice che riscaldato profumi di vaniglia. Viene
impiegato nella fabbricazione di molti strumenti a
fiato (legni) e nelle tastiere di molti altri.
Curiosità 3. La bacchetta magica di Harry
Potter: “… ecco, ebano e peli di unicorno,
otto pollici e mezzo, elastica. Avanti, avanti, la
provi”. J.K. Rowlings, Harry Potter e la pietra
filosofale
Materiali
I materiali naturali più usati nella costruzione degli
strumenti musicali sono legno e metallo (corpo
principale, accessori, chiavi), avorio (tasti), pelli
di animali (membrane), budello di pecora (corde),
crini di cavallo (archetti), sughero 2 (giunti, guarnizioni e cuscinetti), grassi (lubrificazione) e resine
(finiture esterne).
Acero dei Balcani: legno duro e un po’ sordo
impiegato nella fabbricazione del fondo, delle
fasce e del manico dei cordofoni, perché in grado
di riflettere quasi completamente il suono.
Pernambuco (Caesalpinia echinata): legno brasiliano pesante, resinoso, molto elastico e veloce nel
37
propagare il suono, per cui risulta particolarmente
adatto alla fabbricazione degli archetti dei cordofoni. È ormai considerato una specie a pericolo di
estinzione a causa dell’eccessivo sfruttamento.
Palissandro: legname pregiato appartenente al
genere Dalbergia. Si tratta di un materiale duro,
resistente, piuttosto poroso, di colore marrone
con striature nerastre e dall’odore dolciastro molto
persistente che gli ha valso il soprannome di legno
di rosa. È usato nella fabbricazione di clarinetti,
fagotti, marimba e xilofoni, e per i fondi e le fasce
di chitarre acustiche e classiche.
Canna comune (Arundo donax): pianta erbacea
perenne e dal fusto lungo, cavo
e robusto, che cresce in acque
dolci o leggermente salmastre.
Sembra un po’ una cenerentola
rispetto ai legni precedenti, ma
senza di essa molti strumenti non
esisterebbero; infatti, la flessibilità e la resistenza del materiale
del suo fusto la rendono particolarmente adatta al confezionamento delle ance degli strumenti
a fiato e dell’organo. Le migliori provengono dalle
coltivazioni della Provenza, perché il microclima
locale produce canne con numero e densità di
fibre ottimali. Le stesse piante coltivate in altre
zone non danno gli stessi risultati. In passato tutti i
musicisti dovevano confezionarsi le ance a partire
da pezzi di canna, un processo lungo e laborioso,
mentre oggi solo gli oboisti le preparano ancora in
questo modo. Tuttavia anche le ance commerciali
non sono mai identiche le une alle altre, necessitano spesso di rifiniture da parte del musicista e si
deteriorano facilmente con l’uso.
Quanti oboisti occorrono per cambiare una lampadina? Uno, ma ci metterà così tanto tempo a
prepararla che, quando avrà finito, si sarà già
fatto giorno.
Alla ricerca di alternative
Il materiale più sostituito o rinforzato dai compositi
è la cellulosa, perché la fibra e la tessitura di alcuni
compositi polimerici sono molto simili a quelle del
legno. Il problema della sostituzione della canna si
presentò già durante la Seconda Guerra Mondiale,
perché veniva usata per scopi mimetici. Dai primi
deludenti tentativi di ance in polistirene, si è passati, negli anni ‘60, al Fibercane®, un composito di
fibre di Dacron® e resine epossidiche, per arrivare
al Fibracell®, materiale composito costituito da
fibre in Kevlar® 3 inserite in una matrice resinosa
siliconica o epossidica termoindurente. La disposizione delle fibre è molto simile a quella del legno,
ma le ance non devono essere inumidite prima
dell’uso, sono meno sensibili alle variazioni termiche e di umidità e durano più a lungo di quelle
naturali. Tuttavia molti professionisti non sono
ancora completamente soddisfatti dalla qualità del
suono prodotto che trovano troppo “chiaro”.
Ebanite & Co
È stata una delle prime materie plastiche, sintetizzata da Meyer e Hancock nel 1843 come sostituto
artificiale dell’ebano. Viene ottenuta per vulcanizzazione prolungata a 150°C di una miscela di gomma
naturale, zolfo (25-50%) ed altre sostanze organiche o minerali che ne regolano la consistenza finale. L’ebanite è un materiale facilmente lavorabile e
lucidabile, duro e fragile. Resiste alle sostanze acide
e diventa morbida se surriscaldata.
Un prodotto simile può essere ottenuto anche dalle
gomme sintetiche a base di nitrile (ABS) o dai
copolimeri butadiene-stirene, che possono anche
essere colorati … ma chi oserebbe salire su un
palco con un clarinetto giallo o verde?
Fibra di carbonio
È un materiale a bassa densità, dotato di elevata
resistenza meccanica, termica e chimica, impie-
Lignina
Famiglia di polimeri, costituita da unità fenilpropaniche, che si trovano soprattutto nella parete
delle cellule vegetali dove creano strutture tridimensionali rigide mediante legami covalenti
con cellulosa, emicellulosa e pectina. Le cellule
dei tessuti preposti al sostegno e alla vascolarizzazione delle piante hanno le pareti impregnate
di lignina che conferisce resistenza meccanica
ed impermeabilizza le pareti cellulari. Nella lista
dei biopolimeri le lignine sono seconde solo alla
cellulosa per quantità ed insieme rappresentano
circa il 70% della biomassa totale.
Struttura della lignina
38
gato inizialmente nell’industria aerospaziale
e poi diffusosi in molti
altri settori man mano
che si riducevano i costi
di produzione. Le fibre
di carbonio, cinque volte più sottili di un capello
umano (∅ = 0,005-0,010 mm), sono costituite da
cristalli microscopici di carbonio allineati lungo
l'asse della fibra. Il prodotto di qualità migliore
viene sintetizzato a partire dal poliacrilonitrile,
inizialmente stirato lungo un asse parallelo a
quello che sarà l'asse della fibra, poi ossidato e
pirolizzato a 300°C con formazione di una struttura esagonale.
Fibra di vetro
Le fibre di vetro, se filate a diametri < 0,1mm,
diventano materiali di elevata resistenza meccanica e resilienza, completamente differenti dal vetro
monolitico che è molto fragile a causa
dei difetti di cristallizzazione. Queste
proprietà le rendono particolarmente
adatte a produrre materiali compositi
strutturali in associazione a resine
sintetiche. I compositi risultanti sono
economici, tecnologicamente semplici da produrre e presentano ottime
caratteristiche meccaniche a basse
temperature d’esercizio. Le fibre ottiche, invece,
sono raramente impiegate nella realizzazione di
compositi con matrici metalliche o ceramiche per
le quali si preferiscono materiali dalle prestazioni
migliori, come le fibre di carbonio.
L’orchestra
Chi sa fare la musica la fa, chi la sa fare meno la
insegna, chi la sa fare ancora meno la organizza, chi
la sa fare così così la critica (Luciano Pavarotti)
Una tipica orchestra sinfonica 4 è composta da
strumenti a corda, cioè archi (16-38 violini, 8-12
viole, 8-12 violoncelli, 5-8 contrabbassi) ed arpa
(cordofono a pizzico), legni (ottavino, 2 flauti traversi, 2 oboi, corno inglese, 2 clarinetti, clarinetto
basso, 2 fagotti, controfagotto), ottoni (2-8 corni,
2-5 trombe, 2-3 tromboni, trombone basso, tuba)
e percussioni (timpani, rullante o “cassa chiara”,
grancassa, piatti, triangolo).
In alcune esecuzioni è necessario aggiungere
anche altri strumenti, come cordofoni a corde percosse (pianoforte), percussioni (celesta, xilofono,
Glockenspiel), legni (flauto dolce, oboe d’amore,
clarinetto piccolo, sassofono), ottoni (tromba piccola, tromba bassa, trombone contrabbasso).
Qual è il peso ideale di un direttore d’orchestra?
Tre chili, inclusa l’urna.
Il polimero ottenuto è successivamente purificato
per riscaldamento a circa 2000°C in atmosfera di
gas inerte; nel corso di questo processo si verifica
la condensazione delle catene polimeriche con
produzione di fogli di grafene che alla fine fondono,
generando un singolo filamento contenente il 9395% di carbonio. Le proprietà meccaniche della
fibra di carbonio dipendono dal successivo tipo
di trattamento termico: un riscaldamento a 15002000°C (carbonizzazione) produce un materiale
ad elevato carico di rottura (5650 MPa), mentre a
2500-3000°C (grafitizzazione) si ottengono moduli
con elasticità superiore (531 GPa).
Migliaia di fibre di carbonio possono essere ritorte
insieme per formare un filato oppure intrecciate
in vari modi per costituire una specie di tessuto.
L’allineamento dei cristalli conferisce alle fibre di
carbonio, da sole o in combinazione con materie
plastiche, rapporti resistenza/peso particolarmente elevati rendendole persino più resistenti
dell’acciaio.
Carico di
rottura
Densità
Resistenza
meccanica
Fibra di
carbonio
3,50
1,75
2,00
Acciaio
1,30
7,90
0,17
39
Archi
La loro struttura è un vero capolavoro 5,
tanto che gli scienziati stanno ancora
studiando gli strumenti fabbricati da
Stradivari, Amati e Guarneri del Gesù
per cercare di carpirne i segreti.
Curiosità 5. Si dice che Niccolò Paganini,
sempre molto attento al marketing della sua
immagine, indebolisse di proposito alcune
corde del suo violino, per far sì che si rompessero durante l’esibizione. A quel punto,
per impressionare l’uditorio, continuava a
suonare il resto del brano sulle corde rimanenti, eseguendo vere acrobazie con la mano
sinistra.
Curiosità 4. Bartolomeo Giuseppe Guarneri del
Gesù. Il liutaio cremonese (1698-1744) deve il
suo soprannome al fatto che firmasse l’interno
della cassa armonica dei suoi strumenti con la
sigla IHS. Sono opera sua il violino più costoso
del mondo, stimato circa 5 milioni di euro, e
quello venduto all’asta al prezzo più caro (3,9
milioni di dollari nel 2008).
Un altro elemento fondamentale è l’archetto,
una bacchetta in pernambuco curvato a caldo ai
cui estremi è fissato un fascio di crini di cavallo
maschio (i migliori provengono dalla Mongolia),
tenuto teso dall’elasticità del legno e da un meccanismo a vite. Le proteine di cui sono composti
i crini presentano una struttura microscopica a scaglie
che favorisce l’attrito con
le corde, attrito che viene
ulteriormente incrementato
da frequenti trattamenti con
colofonia, una resina di conifere trattata con cera
d’api ed altre resine vegetali. Di recente sono stati
fabbricati anche archi con bacchette in vetroresina e fibra di carbonio (o in legno con un’anima in
fibra di carbonio), molto leggeri e meno soggetti
ad usura, ma è opinione comune che la qualità
del suono non sia ancora all’altezza di quello
prodotto dai modelli in legno. Decisamente insoddisfacenti sono invece i crini sintetici in fibra di
vetro o nylon.
Le ultimissime novità sono
gli strumenti ad arco Luis &
Clark in composito a base
di fibra di carbonio e resine
epossidiche, che hanno permesso di ridurre il numero di
componenti degli strumenti a soli venti e di produrre strumenti molto leggeri,
più ergonomici e resistenti
anche a condizioni atmosferiche proibitive. Sono in
vendita anche vari tipi di archi amplificati elettricamente, caratterizzati da un design avveniristico e
dalla forma superergonomica a prova di tendiniti,
ma non sono ancora in grado di competere con un
ottimo strumento artigianale.
Gli archi sono strumenti particolarmente complessi, basti pensare che un violino è costituito
da almeno 70 pezzi diversi in legni a tessitura e
sonorità differenti e nulla è lasciato al caso. Le
proprietà acustiche sono dovute alla qualità e
stagionatura dei materiali usati (abete rosso per
la tavola armonica e acero montano o acero dei
Balcani per le fasce ed il fondo), al disegno dello
strumento e a componenti meno noti come colle
e vernici. I liutai sono sempre alla ricerca delle
“ricette segrete” dei grandi artigiani del passato.
Le colle impiegate sono ancora a base di proteine colloidali ottenute per idrolisi del collagene di
pelli, ossa e tendini di cavallo. Queste proteine
formano per riscaldamento veri e propri legami
molecolari con il legno, ma permettono di distaccare con facilità le parti senza danneggiarlo nel
caso sia necessario aprire lo strumento. Anche
la vernice, a base di olio, alcool e resine vegetali,
esercita una grandissima influenza sul suono dello
strumento e sulla sua conservazione nel tempo.
Le corde in budello di pecora 6 sono usate ormai
solo nelle esecuzioni filologiche, perché perdono
facilmente l’accordatura e si usurano velocemente. Sono state soppiantate, tranne quella del Mi,
costituita da un unico sottile filamento di acciaio,
da un’anima in fibra sintetica (nylon, rayon, fibra
di carbonio) o in budello, rivestita da un avvolgimento di seta e ricoperta da metallo (acciaio,
alluminio, argento e persino oro). Il suono delle
corde con anima in budello è più caldo e morbido,
le corde durano circa sei mesi, ma sono piuttosto
costose. Le corde con un’anima sintetica sono
le più usate, perché costano meno, mantengono
più a lungo l’accordatura e producono un suono
intenso e brillante. Tuttavia si degradano molto più
rapidamente delle precedenti e vanno sostituite
circa ogni due mesi.
Quanti violinisti occorrono per cambiare una lampadina? Cinque: uno cambia la lampadina e quattro stanno intorno a dire che loro sarebbero stati
più veloci.
40
parte dei casi questi materiali dai costi proibitivi
sono stati sostituiti da polistirene e galalite, una
sostanza bianca di consistenza cornea, ottenuta a
partire da caseina e formaldeide. I polimeri sono
importantissimi anche nella finitura esterna dello
strumento, una lacca a base di nitrocellulosa,
poliuretano o poliestere, che protegge il legno ed
è anche esteticamente bella.
Strumenti a corde pizzicate
Le chitarre sono basate sugli stessi
principi acustici degli archi, ma
presentano una struttura più semplificata: la cassa armonica è in
legno o, in alcuni esemplari più
moderni, in fibra di carbonio laminata. La chitarra classica ha tre
corde in nylon (al posto del budello di pecora
usato in passato) per le note medio/alte e tre
corde in seta rivestite di metallo per quelle medio/
basse, anche se oggi si tende ad usare nylon rivestito per tutte le corde.
Legni
Sono una famiglia piuttosto variegata
e, in effetti, anche il nome tradizionale di legni non rispecchia sempre il
materiale di cui sono composti, perché
i flauti traversi ed alcuni clarinetti, in
legno fino all’Ottocento, ora sono quasi
sempre in metallo. I legni sono anche
gli strumenti su cui si sta ancora lavorando tanto sia dal punto di vista dei
materiali che da quello della meccanica. Ad eccezione del flauto traverso,
sono tutti ad ancia semplice o doppia; quindi soffrono per i problemi legati all’approvvigionamento
della canna comune. Durante l’esecuzione la cavità interna dello strumento si bagna completamente, per cui, nonostante una manutenzione delicata
e laboriosa, i legni non hanno mai vita lunga come
gli archi. Un altro grosso problema è costituito dal
costo e dalla difficoltà di reperimento di ebano,
palissandro ed altri legni pregiati. Il problema è
stato risolto brillantemente con le resine fenoliche
e l’ABS in sostituzione del legno per gli strumenti
da studio, mentre si stanno diffondendo fra solisti
e strumentisti delle grandi orchestre sinfoniche
clarinetti ed oboi della serie Green-Line (Buffet
Crampon). Si tratta di strumenti fabbricati con un
materiale composito costituito dal 95% di polvere
di ebano (recuperato da tutti gli scarti di lavorazione accumulati nel tempo) “impastata” con fibra
di carbonio e resina epossidica. Gli strumenti suonano molto bene, sono un po’ più confortevoli da
suonare, meno sensibili alle variazioni di umidità e
temperatura e non si fessurano mai.
Gli arpisti spendono il novanta per
cento del loro tempo accordando le
loro arpe e il dieci percento suonando scordati (Igor Stravinskij)
L’arpa è uno dei pochi strumenti delle età primitive sopravvissuti fino ai nostri giorni senza grosse
variazioni. L’arpa da concerto a pedali è uno strumento costituito da ben 1.451 pezzi, la maggior
parte dei quali in legno di vario tipo. Tra la cassa di
risonanza e una mensola (modiglione) sono tese
47 corde, in origine tutte in budello di pecora, ma
attualmente di materiali differenti: nylon rivestito
da rame o acciaio per le corde più basse, budello
per quelle centrali e nylon a singolo filamento per
le più alte.
Quanto dura l’accordatura di un’arpa? Circa venti
minuti o fino a quando qualcuno apre una porta.
Strumenti a corde percosse
Nel pianoforte le corde (in
acciaio armonico) sono tese
sopra una tavola armonica, che
serve a rinforzare il suono, e
sono percosse da martelletti
ricoperti di feltro e azionati da
una tastiera. La cassa, la tavola
armonica, la base della tastiera e il somiere (la
parte in cui stanno le caviglie per tirare o allentare
le corde) sono tutti in legno, ma i nuovi strumenti
delle grandi marche impiegano da tempo piccoli
pezzi in materiali plastici in sostituzione delle parti
in movimento di legno, perché si usurano meno.
La tastiera è composta da 88 tasti, 52 bianchi e
36 neri, disposti nella classica successione che
intervalla gruppi di due e tre tasti neri. I tasti dei
pianoforti più pregiati sono ancora in abete rivestito di avorio (un polimero inorganico a base
di idrossiapatite) o ebano. Ma nella maggior
Quanti clarinettisti occorrono per cambiare una
lampadina? Uno solo, ma butterà all’aria un’intera
confezione prima di trovare quella giusta.
Ottoni
Sembrano essere gli strumenti
che necessitano meno di polimeri naturali o sintetici, perché
il suono è prodotto dalla vibrazione delle labbra del musicista appoggiate ad un bocchino collegato ad un
tubo cavo di metallo, in cui risuona vibrazione 7.
41
Tuttavia i polimeri giocano un ruolo importante
nella meccanica, nell’aspetto esteriore e nella
manutenzione degli strumenti. Infatti il complesso
sistema di valvole e pistoni richiede una lubrificazione costante e regolare. Gli oli minerali
(petrolatum) sono stati ormai soppiantati da quelli
siliconici, meno volatili, più stabili all’ossidazione
e agli sbalzi termici. Sugli ottoni è sempre applicato uno strato trasparente di acetato di cellulosa
per proteggere il metallo da macchie, graffi e dall’ossidazione. Nel caso di strumenti in argento o
silverplate lo strato protettivo viene anche colorato
in modo che sembri ottone.
Il corno è un magico portale, che unisce il mondo
delle emozioni con il mondo degli scrocchi.
Manutenzione ed accessori
Gli strumenti musicali sono veramente oggetti
complicati in cui ogni pezzo, anche il più piccolo
o nascosto, gioca un ruolo importante. I polimeri
di sintesi hanno assunto un ruolo fondamentale
nella fabbricazione di tante piccole parti ed accessori (rivestimenti, guarnizioni, cuscinetti, legature,
perni, feltri, ecc.) soppiantando con ottimi risultati
i materiali naturali. Inoltre giocano un ruolo importantissimo nelle operazioni di pulizia e manutenzione degli strumenti che vanno veramente accuditi come i bebè, dato che basta veramente poco
per danneggiarne le prestazioni in modo grave o
irreparabile. La ricerca in questo campo non si
ferma mai e certamente aiuta il fatto che nei paesi
culturalmente sviluppati la richiesta di musica di
qualità non sia affatto diminuita.
Percussioni
Sono un vero mare magnum,
dato che, come ci insegna Tullio
D’Episcopo, qualsiasi oggetto può
diventare uno strumento musicale
a percussione 8. Per quanto riguarda gli strumenti a membrana,
nelle orchestre di musica classica
si continuano a preferire ancora
pelli di vitello o di capra trattate, che producono
un suono più caldo di quelle in polietilentereftalato
o mylar, decisamente più resistenti, stabili ed economiche, ma dal suono un po’ freddino, più adatto
alla musica leggera. Ad un livello superiore, come
prestazioni e costo, si collocano le membrane
high-tech in Kevlar® o quelle in fibra di vetro affogata nel poliestere e ricoperta da un’ulteriore tela
di rinforzo, per prestazioni in condizioni estreme
(heavy-metal).
La musica è una legge morale. Essa dà un’anima
all’universo, le ali al pensiero, uno slancio all’immaginazione, un fascino alla tristezza, un impulso
alla gaiezza, e la vita a tutte le cose
Platone, Dialoghi
Bibliografia
1.
2.
3.
4.
5.
Quanti percussionisti occorrono per avvitare una
lampadina?
1)solo uno, ma romperà dieci lampade prima di
capire che non deve solo spingerla;
2)due: uno tiene la lampadina e l’altro gira la pedana delle percussioni (ma solo dopo aver capito
che non serve batterla con una bacchetta);
3)nessuno: hanno una macchina che fa queste
cose.
6.
7.
8.
42
a) Sachs C. Storia degli strumenti musicali. Milano:
Mondadori 2006; b) Sachs C. Le sorgenti della
musica. Introduzione all’etnomusicologia. Torino:
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che custodiscono il vino. AIM Magazine 2008;63:22.
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Batman, i materiali che ci salvano la pelle. AIM
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piani armonici di violino. Le Scienze 1981;160:86.
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http://www.daniellarson.com/article.htm
Benade AH. La fisica degli ottoni. Le Scienze
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Rossing TD. La fisica dei timpani. Le Scienze
1983;173:31.
Biopolimeri
I
premi
Nobel
per la chimica
2008
di Roberto Rizzo
Anche quest’anno abbiamo cercato di non mancare l’appuntamento con l’assegnazione del Premio
Nobel per la Chimica che lo scorso anno è stato assegnato a tre ricercatori americani, di cui uno nato
a Kyoto, in Giappone. Sebbene nella chimica sia in atto un nuovo modo di vedere e studiare sistemi
complessi di interesse fondamentale o applicativo, che ha anche importanti ricadute in campo applicativo, va sottolineato che ancora una volta la giuria del Premio Nobel ha voluto premiare ricercatori
che lavorano su sistemi biologici, le cui ricerche hanno immediate ricadute in campo medico. A nostro
parere, questa tendenza rafforza la natura sempre più interdisciplinare delle ricerche più significative
per cui la tradizionale distinzione tra biologia, chimica e fisica va sempre più sfumando per confluire
nella più generale Scienze della Natura.
Il Comitato Editoriale
L’annuncio stampa della Reale Accademia delle Scienze Svedese è stato rilasciato l’8 ottobre 2008 con
il seguente testo:
“The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the Nobel Prize in Chemistry for 2008
jointly to:
Osamu Shimomura
Marine Biological Laboratory (MBL), Woods Hole, MA, USA and Boston University Medical School,
MA, USA
Martin Chalfie
Columbia University, New York, NY, USA
Roger Y. Tsien
Howard Hughes Medical Institute, University of California, San Diego, La Jolla, CA, USA
for the discovery and development of the green fluorescent protein, GFP”
L
o scarno annuncio stampa non lascia trasparire l’importanza del lavoro svolto dai tre
ricercatori. Infatti, proteine che entrano a
far parte di sistemi che emettono luce in sistemi
viventi sono ben note e fanno parte dell’esperienza di molti dei lettori fra cui primeggia quella
dell’osservazione delle lucciole, ma non solo. In
realtà, i sistemi di bioluminescenza richiedono in
genere, per il loro funzionamento, la partecipazione di numerose molecole proteiche e la presenza
di altri cofattori. La proteina fluorescente con
emissione di radiazione nel verde scoperta da
Osamu Shimomura, ha caratteristiche diverse da
altri sistemi bioluminescenti in quanto la parte più
interna della proteina assume una struttura tale
da richiedere solo la presenza di ossigeno perché possa modificarsi ed essere quindi capace di
assorbire radiazione nell’ultravioletto e riemetterla
come radiazione nel verde attraverso un meccanismo di trasferimento di energia.
43
dello scorso secolo: l’intero percorso della ricerca,
che ha visto coinvolti i tre vincitori insieme ai loro
gruppi di ricerca, è durato quasi mezzo secolo.
Il meccanismo di utilizzazione delle FP nella ricerca
biologica è concettualmente semplice: se il loro
gene viene geneticamente legato ad altri geni dell’organismo che si vuole studiare, l’espressione di
questi geni è rivelata dalla presenza di fluorescenza data dalla specifica FP che viene co-espressa. Questo meccanismo permette di seguire nel
tempo complessi sistemi biochimici che in precedenza erano studiati solo dal punto di vista statico
perdendo così molte delle informazioni rilevanti
per la comprensione di ciò che realmente avviene
nella cellula. Infatti, come è stato riportato da molti
studiosi: la vita, anche quella delle cellule in vitro,
non è una fotografia, ma è un film.
La struttura tridimensionale della GFP è stata
ottenuta mediante diffrattometria dei raggi X su
cristallo utilizzando la tecnica della dispersione
anomala a più lunghezze d’onda 2. È stato così
possibile osservare che la proteina ha una forma
peculiare detta “a barile” o “lattina di birra” dove
numerosi segmenti di catena proteica formano un
esteso foglietto beta che è avvolto su se stesso a
formare un cilindro con un diametro di circa 30 Å
ed un’altezza di 40 Å. La novità del motivo strutturale di questa proteina ha portato alla definizione di una nuova classe strutturale detta appunto
beta-lattina (beta-can).
La struttura terziaria comprende anche un paio di
piccoli segmenti di alfa-elica di cui uno è posto
approssimativamente al centro del cilindro e
costituisce l’impalcatura del gruppo fluoroforo.
Figura 1: Da sinistra a destra: Martin Chalfie, Osamu
Shimomura, Roger Tsien.
Il ruolo dei tre vincitori del Nobel nella ricerca sulla
GFP permette di capire già meglio l’importanza del
lavoro svolto. Alla fine degli anni ’60 dello scorso
secolo Osamu Shimomura, che già in Giappone si
era interessato all’isolamento di molecole connesse con fenomeni di bioluminescenza, fu incuriosito dal comportamento di Aequorea victoria, una
medusa che viaggia con le correnti del Pacifico
che costeggiano il Nord America, osservando che
sotto lo stimolo di radiazione ultravioletta l’organismo emetteva luce verde e per primo isolò la proteina responsabile del fenomeno. Martin Chalfie si
rese conto delle potenzialità della GFP come sonda
luminescente da utilizzare per rendere visibili processi biologici complessi. Il fatto che la proteina
funzioni senza l’aiuto di sistemi biochimici più
complessi, specifici dell’organismo che la produce,
nella fattispecie la nostra medusa, permette infatti
di esprimere la proteina in altri organismi senza
che perda la sua attività biologica. Naturalmente,
in questa ricerca i progressi dell’ingegneria genetica hanno permesso di clonare il gene della proteina e quindi rendere praticamente fattibile l’idea
di Martin Chalfie. Egli, infatti, utilizzando la GFP fu
in grado di “colorare” in verde alcune cellule del
verme trasparente Caenorhabditis elegans.
Infine, Roger Tsien attraverso studi strutturali sulla
GFP non solo contribuì alla conoscenza dei meccanismi molecolari che sono alla base alle proprietà
fluorescenti, ma fu anche in grado di variare le
caratteristiche di colore della proteina, attraverso mutazioni in specifici residui di amminoacidi
presenti nella struttura primaria della proteina, e
di rendere la sua attività più stabile nel tempo,
rallentando il normale processo di denaturazione
con l’uso 1. In questo modo, produsse diverse
molecole proteiche analoghe (proteine fluorescenti,
FP), ma tali da emettere fluorescenza a lunghezze
d’onda diverse e quindi presentare diversi colori.
Queste proteine analoghe possono essere utilizzate
contemporaneamente permettendo di riconoscere
diversi processi biologici allo stesso tempo. Dai lontani anni ’60 del 1900 siamo così arrivati alla fine
Figura 2: Schema della struttura tridimensionale della
GFP. Le frecce indicano la presenza di foglietti beta.
44
Infine, nella struttura cristallina, la molecola è presente come dimero che è stato osservato anche
in soluzione a bassa forza ionica. Il dimero ha una
funzione biologica in quanto condiziona lo spettro
di eccitazione ed il meccanismo di trasferimento di
energia della GFP. Un’ulteriore caratteristica interessante della GFP è la sua alta stabilità chimica
anche in condizioni di temperatura e pH estremi
ed in presenza di denaturanti; per di più, una volta
denaturata è in grado di rinaturare spontaneamente semplicemente ripristinando le condizioni
chimico-fisiche native.
Le caratteristiche ottiche della proteina dipendono ovviamente dalla struttura del sito attivo che
costituisce il cromoforo. Questo è formato da tre
residui di amminoacidi in sequenza Ser-Tyr-Gly
che sono soggetti ad una modifica post-traslazionale. Le modifiche post-traslazionali sono le
modifiche alla struttura chimica di una proteina
che avvengono dopo la sintesi della catena peptidica ad opera dei meccanismi biochimici presenti
nel ribosoma. Tipiche modifiche post-traslazionali
sono la glicosilazione di proteine, che aggiunge
alla struttura terziaria un numero variabile di catene saccaridiche più o meno lunghe, come pure la
eliminazione di alcune sequenze della catena proteica per arrivare alla struttura dell’enzima attivo,
come avviene nel caso dell’insulina.
Nel caso della GFP i gruppi C=O ed N-H dei due
legami peptidici che precedono e seguono il residuo della tirosina reagiscono per formare un ulteriore anello che poi viene deidratato e quindi forma
un sistema aromatico di tipo imidazolidone che
coniuga con l’anello aromatico della tirosina formando così il fluoroforo efficiente (Fig. 3). L’ultimo
stadio della reazione, che ne costituisce anche lo
stadio lento essendo necessarie alcune ore, richiede la presenza di ossigeno, ma, come già accennato, non servono altri co-fattori per far avvenire la
modifica post-traslazionale ed il tutto dipende dalla
sola struttura tridimensionale della proteina.
La presenza del residuo di glicina è indispensabile
per la formazione del cromoforo, probabilmente
per la sua caratteristica di avere una maggior
libertà conformazionale attorno agli angoli che
ne definiscono la conformazione locale. Tuttavia,
non va dedotto che sequenze Ser-Tyr-Gly possano
comunque dar luogo alla formazione del cromoforo. Infatti, questa sequenza è presente in altre
strutture proteiche, ma non dà luogo al gruppo
fluoroforo neppure in presenza di alte concentrazioni di ossigeno. Sebbene, come è stato detto, la
proteina goda di una notevole stabilità conformazionale, la formazione del cromoforo dipende dalla
temperatura che per valori maggiori di 30°C ne
rallenta di molto la formazione. In questo, molto
probabilmente, hanno un ruolo determinante le
condizioni ambientali in cui vive Aequorea victoria
che sono le acque piuttosto fredde del Pacifico
settentrionale.
È interessante notare che, come è noto agli spettroscopisti che si interessano di fluorescenza,
sebbene l’ossigeno sia necessario per la formazione del sito attivo cromoforo, la sua presenza
deve essere evitata all’atto del funzionamento del
sito attivo poiché produce un notevole quencing
collisionale di fluorescenza. La proteina naturale
è in grado di assorbire radiazione con lunghezza
d’onda di circa 400 nm è di riemetterla a 475 nm,
appunto nel verde. Tuttavia, l’intensità del fenomeno dipende dal pH. La definizione della struttura terziaria della molecola ha anche permesso
di capire perchè le proteine mutate in specifici
singoli residui di amminoacidi prodotte da Roger
Tsien avessero diverse proprietà di trasferimento
di energia producendo quindi colorazioni diverse
dal verde. Infatti, oltre all’ovvio ruolo dei residui
coinvolti nel sito attivo, i residui di treonina 203,
glutammico 222 e isoleucina167 sono in stretto
contatto con il residuo di tirosina coinvolto nella
formazione del cromoforo e costituiscono una
gabbia dove sono presenti interazioni polari e non
polari tra i gruppi chimici dei residui coinvolti. Le
mutazioni apportate nella sequenza a livello dei
residui in posizione 203, 222 e 167 portano sia ad
una diverso intorno sterico del cromoforo che ad
una variazione della distribuzione elettronica che
ne modifica le proprietà ottiche di assorbimento
ed emissione.
Sulla base di queste osservazioni i ricercatori del
gruppo di Tsien si sono “divertiti” a progettare e
sintetizzare diversi mutanti ed osservare le variazioni delle proprietà ottiche. Per esempio, la sostituzione della serina 65 con un residuo di treonina
(la cui catena laterale ha un gruppo metile in più
rispetto alla serina) porta ad un aumento dell’intensità di fluorescenza probabilmente perché il
gruppo metile addizionale porta ad una maggiore
protezione del sito in cui risiede il gruppo cromoforo nei riguardi di collisioni che producono
quencing. La mutazione della tirosina in posizione
Figura 3: Struttura del gruppo fluoroforo della GFP.
45
cate manipolazioni genetiche e biotecnologiche
che permettono di studiare con più dettaglio
processi cellulari complessi e quindi anche loro
distorsioni che portano a patologie di diverso
tipo. L’applicazione delle FP’s ha una ricaduta
importante anche in medicina. Tornando al parere espresso all’inizio di questo articolo, il premio
Nobel è stato assegnato nell’ambito della Chimica,
ma premia anche la estesa interdisciplinarietà
degli studi condotti in questo campo.
66 con un residuo di istidina porta ad uno spostamento della lunghezza d’onda d’emissione nel blu.
Ancora, la sostituzione del glutammico in posizione 222 con un residuo di glicina porta alla perdita
della capacità di eccitazione del cromoforo alla
lunghezza d’onda di circa 400 nm. Infine, la rimozione di una sequenza di 7 residui di amminoacidi
dalla coda della catena proteica porta alla perdita
totale della fluorescenza.
Dopo aver descritto, seppure sommariamente, le
principali proprietà delle FP’s vediamo le applicazioni che ne hanno fatto uno degli strumenti più
interessanti per lo studio di processi biologici o per
applicazioni biotecnologiche.
I genetisti hanno espresso proteine fluorescenti in
batteri 3, lievito 4, funghi ameboidi 5, piante 6, 7, drosofila 8, pesce zebra 9 e cellule di mammiferi 10, 11.
Il successo della tecnica dipende dal fatto che è
possibile fondere la sequenza delle FP’s mediante i
terminali carbossilici o amminici di molte proteine,
spesso senza distorcere in modo significativo la
loro struttura terziaria. Naturalmente, questo risultato è ottenuto attraverso opportune manipolazioni
genetiche12. La grande compatibilità delle FP’s con
cellule viventi permette di utilizzarle come molecole-segnale per lo studio di molti processi biologici
fra cui: la tracciabilità di linee cellulari, la definizione di espressione di specifici geni, lo studio delle
interazioni proteina-proteina. Già questo breve
elenco fa capire l’enorme potenzialità applicative
di queste molecole.
Vale la pena di citare, infine, un paio di applicazioni che hanno suscitato notevole interesse.
L’utilizzo di proteine fluorescenti, capaci di emettere diversi colori, in topi geneticamente modificati tali da esprimere queste proteine nelle cellule
nervose ha permesso visualizzare una mappa del
cervello dove era possibile seguire il percorso di
singole fibre nervose all’interno dell’intricatissimo
sistema neuronale attraverso la mappa creata dai
diversi colori delle proteine utilizzate.
La seconda applicazione riguarda il campo delle
biotecnologie. In questo caso, i ricercatori hanno
espresso proteine fluorescenti in batteri resistenti
ad agenti chimici pericolosi (in genere metalli
pesanti) che divenivano capaci di dare fluorescenza in presenza di queste sostanze. Sono stati
così costruiti biosensori sensibili e di facile utilizzo,
soprattutto per il controllo delle acque.
Nel percorso di questo articolo siamo partiti da
una curiosità biologica, come la luminescenza di
una medusa del Pacifico, per arrivare a sofisti-
Bibliografia
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Novità
in rete
L’Archivio Giulio Natta
In rete è stato aperto da poco un sito veramente ben fatto e completo dedicato alla figura ed
all’opera del prof. Giulio Natta e curato dal prof.
Italo Pasquon. La pagina: http://www.giulionatta.
it/ITA/info.html non può mancare nei segnalibri di
chi si interessa di tematiche macromolecolari.
Dalla homepage del sito: ringraziamenti al prof. Italo Pasquon di Franca e Giuseppe Natta
La raccolta di tutte le opere di un autore è un classico lavoro impegnativo, riassunto dal nome latino opera omnia.
Quello che ha fatto il prof. Italo Pasquon è qualcosa di più, è la raccolta di gran parte di ciò che riguarda la vita
del prof. Giulio Natta, che descriveremmo col probabile neologismo omnia vitae.
Ma come l’osservazione scientifica non può prescindere da un collegamento tra il fenomeno osservato e l’osservatore, così il racconto fatto dal prof. Pasquon della vita del prof. Natta, tramite i documenti che lo riguardano, è reso
particolarmente vivo dalla sua familiarità col prof. Natta, derivante da anni di lavoro insieme.
Abbiamo usato la parola ‘familiarità’ anche per ricordare come il prof. Pasquon, come anche tutti gli Assistenti del
prof. Natta, era diventato parte della nostra famiglia. In particolare il prof. Pasquon era dotato di particolare gentilezza e garbo, che ne facevano il preferito di nostra mamma e nostra nonna, che attribuivano questa particolare
signorilità alla Sua origine francese.
Non conosco altra persona, oltre al prof. Pasquon, capace di affrontare e concludere con analoga qualità questo
lavoro sistematico, che rappresenta non solo la raccolta degli scritti scientifici e dei brevetti del prof. Natta, ma il
racconto di una vita e di un’epoca, uno spaccato dell’università e dell’industria chimica del Dopoguerra.
Già conoscevamo il prof. Pasquon come importante Chimico industriale e autorevole Chimico legale, questa raccolta dei documenti della vita del prof. Natta, insieme alla Sua opera in sette volumi sui processi e metodi della
chimica classica, conferma che è anche un attento e comunicativo Storico della chimica.
È con grande affetto che lo ringraziamo per questo imponente lavoro, che resterà a disposizione di tutti gli studiosi
del prof. Natta e della Sua attività scientifica come la fonte più autorevole e completa.
Franca e Giuseppe Natta
Riportiamo dalla presentazione di Italo Pasquon:
e:
Roberto Pasquon, Massimo Barbieri, Raffaella Gobba,
Gabriella Di Marzio, Maria Teresa Farina, Mauro Garcia,
Cass Ingerson, Samuele Bordogna, Barbara Martinelli,
Frances Lonergan Villa
le società:
Edison SpA, Italarchivi Srl, Ecodeco SpA, Tecnimont
SpA, Basell Poliolefine SpA, Design.it di Stefano Meriggi
- l’Associazione Italiana di Ingegneria Chimica
(AIDIC)
- le biblioteche: Nazionale di Firenze, Sormani di
Milano, ENI, Comunale di Milano
- la Fondazione Nobel di Sanremo
- la Camera di Commercio di Milano
- gli uffici brevetti: Barzanò Zanardo, Jacobacci &
Partners, De Nora.
L’archivio, ricchissimo di documenti ed immagini, si
articola in tre parti:
I) Giulio Natta: le opere, lo scienziato e l’uomo
II) Le invenzioni di Giulio Natta: 4000 brevetti, raggruppati in 333 famiglie
III) Giulio Natta e il mondo scientifico, accademico e
industriale
Hanno contribuito alla buona riuscita del progetto:
i colleghi:
Lido Porri, Mario Pegoraro, Giuseppe Allegra, Cinzia
Cristiani, Renato Del Rosso, Stefano Servi, Rolanda
Rigamonti del Politecnico di Torino, Pier Luigi Villa, dell’Università dell’Aquila
47
I Congressi
futuri
Il Comitato Editoriale di AIM Magazine ha preso la decisione di trasformare il “Calendario Congressi”
di cartaceo a elettronico.
Ci sarà un link sul nostro sito, puntualmente aggiornato, di conseguenza i nostri lettori e soci AIM
potranno conoscere, con un dovuto anticipo, gli annunci di convegni e congressi nel settore macromolecolare. Quindi nella rubrica “Congressi futuri”, che sarà sempre molto sintetica, una o due pagine al massimo, verranno riportati dei riquadri dedicati soltanto alle manifestazioni organizzate e/o
sponsorizzate dall’AIM e ovviamente un flash per ricordare l’esistenza del link elettronico “Calendario
congressi”.
EPF 4
Summer School
and Related Materials”
th
(XXX Convegno-Scuola AIM “Mario Farina”)
“Bioplastics
organized by AIM, BPG and GFP
Palazzo Feltrinelli, Gargnano (BS), Italy – May 24-29, 2009
Informazioni dettagliate sul sito: http://www.epfschool.eu
European Polymer Federation (EPF)
Europolymer Conference 2009 (EUPOC 2009)
“Click”- Methods in Polymer
and Materials Sciences
Palazzo Feltrinelli, Gargnano, Lago di Garda (BS), 29 May – 4 June, 2009
Scientific Committee
Chairs: Wolfgang H. Binder (D), Søren Hvilsted (DK)
Members: G. Galli (I), E. Ranucci (I), Y. Yagci (TR)
Secretariat
Maria G. Viola, Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale, Via Risorgimento 35, 56126 Pisa (Italy)
Fax +39-050-2210332 - E-mail: [email protected]
For further information please have a look at www.dcci.unipi.it/eupoc2009/accommodation.html
XIX Convegno Italiano di Scienza
e Tecnologia delle Macromolecole
13-17 settembre 2009
Politecnico di Milano, Facoltà di Architettura, Aula E.N. Roger
Via Ampère, 2 Milano
Per una panoramica dettagliata sui congressi di interesse macromolecolare consulta il sito:
www.aim.it
48
European Polymer Congress 2009
July 12-17 2009
Graz, Austria
applications e.g. in OLEDs, organic solar cells,
OTFTs, sensors, wave guides, ecc. will be highlighted.
The European Polymer Congress is a biannual
event covering all aspects of polymer science.
During the last few decades, the EPF congresses
have already attracted more than 800 participants.
The EPF’09 aims in bringing together a wide range
of polymer scientists, researchers, engineers and
students. All major cutting edge topics of polymer
science will be discussed in six parallel sessions
comprising plenary lectures, keynote lectures,
regular oral contributions and poster sessions.
Looking forward to seeing you in Graz!
Franz Stelzer
President of the EPF
Session 4: Micro- and nanostructured polymeric
systems
Contributions can cover all aspects of self assembled and structured polymeric materials in solid
phase and in solution, including stimuli responsive
polymers or micro and nanopatterning of polymers by lithographic techniques.
Session 5: Engineering Polymers & Polymer
Technology
This session covers topics related to polymer
processing, polymeric materials testing, design
methodologies for engineering polymers and composites, and technological aspects of polymeric
materials.
Scope and Sessions
Sessions will cover all aspects of polymer science
comprising contributions on synthesis, characterization, processing, application and theory.
Session 1: Polymers from bioresources
This session is focussing on macromolecules made
by biological systems or from biological resources.
Contributions with respect to analysis/characterization, synthesis and transformation, process
technology as well as modelling are welcome.
Session 6: General Topics in Macromolecular
Chemistry & Physics
This session is devoted to all kinds of cutting
edge research not covered by the sessions mentioned above. Typical contributions will be on
novel synthetic approaches, molecular architectures or advanced characterization tools to give
some examples. “Microwaves in Macromolecular
Chemistry” will form a mini-symposium within this
session.
Session 2: Polymers for medical applications
All kinds of application of polymeric materials in
medicine and life science will be covered. Topics
comprise natural biopolymers, tailor-made synthetic polymers, hydrogels, drug delivery and therapeutics, polymeric surfaces and biointerfaces,
tissue engineering and implants.
Plenary Lectures
Gero Decher Louis Pasteur University Strasbourg
(France); Jeffrey Alan Hubbell ETH Lausanne
(Switzerland); Ludwik Leibler ESPCI -CNRS Paris
(France); Krzysztof Matyjaszewski Carnegie Mellon
Univ. Pittsburgh (USA); Klaus Müllen Max Planck
Institute Mainz (Germany); Christopher Ober
Session 3: Polymers in electronics, photonics &
optics
Recent developments in the field of electro active
materials, their synthesis, industrial aspects and
49
McCullogh Carnegie Mellon University (USA);
Klaus Meerholz Universität zu Köln (Germany);
Norbert Moszner Ivoclar Vivadent, Liechtenstein;
Alejandro J. Müller Universidad Simón Bolívar
(Venezuela); Axel H.E. Müller Universität Bayreuth
(Germany); Gareth Redmond Tyndall National
Institute (Ireland); Helmut Ritter Heinrich-Heine
Universität Düsseldorf (Germany); Anthony
J. Ryan The University of Sheffield (United
Kingdom); Frantisek Rypacek Akad. ved Ceské
Republiky (Czech Republic); Ullrich Scherf
Bergische Universität Wuppertal (Germany);
Ulrich S. Schubert Friedrich-Schiller-University
Jena (Germany); Sabine Seidler TU Wien
(Austria); Mitsuhiro Shibayama The Univeristy of
Tokyo (Japan); Mitsuru Ueda Tokyo Institute of
Technology (Japan); Brigitte Voit Leibniz-Institut
f. Polymerforschung Dresden (Germany); Yusuf
Yagci Istanbul Technical University (Turkey)
Cornell University, Ithaca, NY (USA); Virgil Percec
University of Pennsylvania, Philadelphia (USA)
Keynote and Invited lectures
Volker Abetz GKSS Research Centre (Germany);
Volker Altstädt Universität Bayreuth (Germany);
Luigi Ambrosio University of Naples, Italy; Kristi
Anseth University of Colorado (USA); Christopher
Barner Kowollik Karlsruhe University (Germany);
Michael R. Buchmeiser IOM Leibzig (Germany);
Ruth Cameron University of Cambridge (United
Kingdom); Philippe Dubois University of MonsHainaut (Belgium); Filip Du Prez Ghent University
(Belgium); Takeshi Endo Kinki University
(Japan); Paolo Ermanni ETH Zurich (Switzerland);
Jean-Francois Gohy Université catholique de
Louvain (Belgium); Dirk Grijpma University of
Twente (The Netherlands); Nikos Hadjichristidis
University of Athens (Greece); Akira Hirao
Tokyo Institute of Technology (Japan); Clemens
Holzer Montanuniversität Leoben (Austria);
Olle Inganas Linkopings Universitet (Sweden);
Olli Ikkala Helsinki University of Technology
(Finland); Rene Janssen Eindhoven University of
Technology (The Netherlands); Toyoji Kakuchi
Hokkaido University (Japan); Oliver C. Kappe
University of Graz (Austria); Ezat Khosravi
Durham University (United Kingdom); Reinhold
Lang Montanuniversität Leoben (Austria); DerJang Liaw Nat. Taiwan Univ. of Science and
Technol. (Taiwan); Iain McCulloch Imperial
College London (United Kingdom); Richard
Contact
EPF’09 secretary: Liane Hartinger
Phone: +43 316 873 8261
Fax: +43 316 873 108261
Email: [email protected]
EPF’09 is jointly organised by Graz University of
Technology and Karl-Franzens University of Graz.
Please check the EPF’09 homepage for regular
updates and further information:
www.epf09.org
50
Il Mondo
Le
di
AIM
origini dell’Associazione Italiana
di Scienza e Tecnologia delle
Macromolecole
Per noi che abbiamo vissuto in prima persona la nascita dell’AIM si tratta di storia vissuta e, ahimé,
passata. Per quelli che all’epoca dei fatti erano poco più che bambini o addirittura non facevano ancora
parte di quel caotico melt-pot che è l’umanità, potrebbe essere interessante conoscere come si svolsero
i fatti e come si raggiunse un accordo definitivo.
Abbiamo pensato di presentare due contributi che possono chiarirci motivazioni, spinte, interessi e
quant’altro servì a trasformare quello che era un desiderio di pochi in un’Associazione di grande respiro, che ha dato al mondo della Scienza e della Tecnologia delle macromolecole grandi contributi in
termini bibliografici, didattici e di divulgazione.
Un primo contributo ce lo ha dato il prof. Saverio Russo che, insieme ad altri favorevoli all’iniziativa,
fece parte del comitato promotore dell’iniziativa e organizzò il 1° Convegno che fu anche quello in cui
si decise, tramite un’Assemblea Costitutiva, la nascita dell’Associazione. L’abbiamo intervistato sull’argomento e qui troverete le risposte dalle quali si può capire che nell’aria c’erano ormai inequivocabili
segnali favorevoli alla nascita di un’associazione di tal fatta.
E che lo fossero lo dimostra la lettera che ci aveva inviato il dott. De Chirico in occasione del XXV di
AIM, e che mai fu pubblicata, dalla quale sembra addirittura che l’impulso maggiore venne dalla parte
industriale. Ci è sembrato utile ripescarla e pubblicarla.
I due contributi non sono comunque in contrapposizione ma sono semplicemente la chiara dimostrazione che i tempi erano maturi da entrambe le parti, tant’è che alla fine l’accordo si trovò.
Chi scrive fu uno dei tanti giovani che, con molta paura e altrettanta titubanza, inviarono un lavoro
che fu presentato come Comunicazione Orale.
Ricordo, tra le altre cose, che ci furono parecchie discussioni per decidere il nome della nascitura
Associazione cercando di non scontentare le diverse anime che avrebbero dovuto comporla.
L’accordo definitivo si trovò su “Associazione Italiana di Scienza e Tecnologia delle Macromolecole”
che parve accontentare i più anche se restarono comunque alcuni scettici. Alla fine quello che contò
e continua ad essere usato è il più semplice acronimo AIM, utilizzato anche per battezzare il nostro
Magazine.
zazione l’AIM si è fin dall’inizio ispirata. Il GFP
nacque sotto la spinta di un collega di Strasburgo,
il prof. Kovacs, che aveva preparato nei mesi precedenti un agile questionario sull’opportunità di
far nascere in Francia un’associazione scientifica
nazionale nell’ambito delle macromolecole e lo
aveva distribuito tra i macromolecolari francesi sia
dell’accademia sia dell’industria. Accolta molto
favorevolmente dalla stragrande maggioranza dei
suoi colleghi, la proposta si concretizzò nella pri-
Intervista al prof. Saverio Russo
D. Prof. Russo, ci può dire come e quando si è originata l’idea di un’associazione tra i cultori italiani
delle macromolecole?
R. Nel corso di un periodo di lavoro in Francia con
una borsa annuale del CNR ho partecipato a Parigi,
nella primavera del 1970, alla nascita del Groupe
Francais d’Etudes et d’Applications des Polymères
(GFP), l’associazione scientifica alla cui organiz-
51
fra questi parteciparono giovedì pomeriggio alle
elezioni per il primo Consiglio Direttivo dell’Associazione Italiana di Scienza e Tecnologia delle
Macromolecole. Può forse essere interessante
riprodurre la pagina del primo bollettino AIM, che
riportava l’esito delle votazioni.
mavera del ’70 con la nascita del GFP e con l’elezione del suo primo presidente, il prof. Georges
Champetier. Tornato in Italia, decisi di seguire la
stessa strada e preparai un questionario, ampiamente ispirato a quello di Kovacs, inviandolo, con
il supporto economico garantito dai fondi del mio
Istituto, ai colleghi a me noti dell’università, del
CNR e dell’industria italiana. A meno di due risposte negative, tutti accolsero molto favorevolmente
l’ipotesi associativa che avevo adombrato.
D. Quindi l’AIM nacque ufficialmente il 18 dicembre 1975. Con quale statuto?
R. La costituzione dell’Associazione Italiana di
Scienza e Tecnologia delle Macromolecole fu
decisa all’unanimità dall’assemblea del 18 dicembre 1975, con uno statuto provvisorio in attesa che venisse approvato lo statuto definitivo.
In seno al Consiglio Direttivo venne poi eletto
Giuseppe Allegra quale primo Presidente, mentre
Canalini, Cesca, Ciardelli, Giuliani e Pezzin agirono
quali consiglieri e io venni nominato SegretarioTesoriere. Tra i compiti di quel Consiglio Direttivo,
in carica per un anno, c’era la preparazione del
secondo Convegno, tenutosi a Milano nel dicembre 1976. Ma questa è un’altra storia …
D. Ma quali furono i passi successivi? Come si realizzò in concreto il progetto?
R. Nel novembre del ’74 si tenne a Padova un
convegno organizzato dal Comitato per le Scienze
Chimiche del CNR e dedicato alle ricerche, in
massima parte finanziate dal CNR, nel settore
macromolecolare. Era presente tutto il Gotha della
ricerca accademica, integrato da alcune importanti
presenze industriali (SNAM Progetti, Montedison).
Alcune settimane prima ero stato contattato telefonicamente da Zurigo dal prof. Piero Pino (ETH)
che, avuto sentore della mia iniziativa, mi sollecitava a presentare al Convegno di Padova i risultati della mia indagine. Così feci e in quella sede
fu deciso di affidarmi l’incarico di organizzare il
primo convegno nazionale di scienza delle macromolecole e di coinvolgere, a mia scelta, un gruppo
di amici e colleghi come componenti del Comitato
Promotore. Si creò così un gruppo costituito da G.
Allegra e F. Ciardelli (universitari), da G. Pezzin e
me (CNR), da S. Cesca e A. De Chirico (SNAM
Progetti) e da G. Giannotti (Montedison).
D. Dalla lettera che ci aveva inviato, quasi due
lustri fa, Aurelio De Chirico, che faceva parte del
Comitato Promotore, sembra quasi che l’iniziativa
venisse per buona parte dall’Industria. Non è che
in realtà i due mondi erano maturi per incontrarsi
a metà strada e progettare finalmente qualcosa in
comune?
R. Indubbiamente, nel mondo dei ricercatori dell’Industria (soprattutto, ma non solo, in ambito ENI) stavano maturando analoghi progetti
e aspettative. Fu un momento particolarmente
fortunato per tutti i cultori italiani di scienza e tecnologia macromolecolari che ci fosse quella unità
di intenti così importante per la nascita dell’AIM.
In particolare, quando stabilii i primi contatti con
Cesca e De Chirico (SNAM Progetti), trovai subito
fertile terreno per la realizzazione di una struttura
organizzativa in Italia analoga al GFP francese.
D. Come si può notare dalla composizione del
Comitato Promotore, è stata scelta fin dall’inizio
la strada di un notevole coinvolgimento dei ricercatori dell’industria. È stata una scelta casuale o
voluta?
R. Assolutamente voluta. Solo per la mancanza di
disponibilità di un secondo nome Montedison, in
quel momento, non si arrivò a una composizione
paritetica tra componente accademica e componente industriale.
Lettera al Direttore di Aurelio de Chirico
D. Come e dove fu organizzato il primo Convegno
di Scienza delle Macromolecole?
R. Il Comitato Promotore scelse di farlo a San
Donato Milanese nella sala conferenze ENI, gentilmente concessa, dal 18 (giovedì) al 20 (sabato)
dicembre 1975. Ci furono quattro conferenze plenaria (G. Montaudo, G.P. Giuliani, L.C.E. Struik,
P. De Santis), pubblicate successivamente ne ‘Le
Raccolte de La Chimica e L’Industria’, e 52 comunicazioni orali (i poster, per fortuna non esistevano
ancora!). Gli iscritti al Convegno furono 264 e 119
Caro Direttore,
ti invio la presente lettera che gradirei venisse
pubblicata su AIM Magazine, Bollettino AIM, quale
contributo alla conoscenza delle origini più lontane, e in parte inedite, della nostra Associazione.
Il 18-20 dicembre 2000 cade il XXV anniversario
di fondazione dell’AIM avvenuta nel corso del 1mo
Convegno Italiano di Scienza delle Macromolecole
tenuto nel Palazzo Uffici del Gruppo ENI in San
Donato Milanese nel 1975.
Vorrei con questo scritto far conoscere le origini di
52
questa iniziativa culturale che ebbe luogo nella primavera del 1975 ad opera mia e di alcuni colleghi
della Direzione Polimeri della Snam Progetti di San
Donato Milanese, che sentivano la necessità di una
Associazione italiana di ricercatori e tecnologia
delle macromolecole, come quelle che già esistevano in altri Paesi europei. La possibilità di una sua
formazione fu discussa tra noi, e molte perplessità
furono sollevate.
Una iniziativa in tal senso, ci si chiese, come
sarebbe stata accolta? Sarebbe stata accettata dal
mondo scientifico universitario e da quello industriale o sarebbe stata snobbata particolarmente
dal mondo accademico? Avrebbe avuto successo?
Quale spazio culturale poteva ritagliarsi la nuova
Associazione?
Così due di noi, S. Cesca ed A. De Chirico, che ti
scrive, furono incaricati dai colleghi, con il benestare della nostra Direzione, a prendere contatto,
in modo informale, con alcuni colleghi del mondo
accademico e della ricerca industriale, con cui
c’erano, già da alcuni anni, rapporti di reciproca
stima, per saggiare la possibilità di dare vita ad
una tale Associazione.
Dopo vari tentativi e suadenti convincimenti sorse
un Comitato Promotore di “coraggiosi” per prepa-
rare un convegno italiano di scienze delle macromolecole, il cui esito positivo non era certamente
scontato.
Questo Comitato, costituito da G. Allegra –
Università di Milano, S. Cesca – Snam Progetti, F.
Ciardelli – Università di Pisa, A. De Chirico – SNAM
Progetti, G. Gianotti – Montedison Novara, G. Pezzin
– Università di Bologna e S. Russo – Università di
Genova, sebbene incerto sull’esito di tale iniziativa,
organizzò il 1mo Convegno che si svolse nel dicembre
dello stesso anno in San Donato Milanese in una
sede elegante e moderna messa a disposizione dalla
Direzione del Gruppo ENI.
L’alto numero di relatori e di partecipanti confermò
subito il successo della nostra iniziativa. I successivi sviluppi, superiori ad ogni passata previsione,
dell’Associazione Italiana di Scienza e Tecnologia
delle Macromolecole negli anni seguenti sono sotto
i nostri occhi.
Evidentemente i tempi erano già maturi, ma non
ce ne eravamo accorti prima, si trattava solo di
partire.
Ringrazio per l’ospitalità e porgo cordiali saluti.
Aurelio De Chirico
18 novembre 2000
53
Dizionario Tecnologico
dei Materiali Polimerici
Il 23 febbraio scorso a Genova nella sede dell’Istituto delle Macromolecole del CNR , dove per tanti anni aveva
lavorato Gianna Costa, le prime copie del Dizionario Tecnologico dei Materiali Polimerici che abbiamo deciso di
dedicare alla sua memoria, sono state consegnate ai suoi familiari, al marito Enrico Bruschi ed ai figli Mattia e
Emanuele. Riportiamo anche la copertina dell’opera e la scheda di acquisto.
Abbiamo inserito anche la prefazione al Dizionario, lettura utile e speriamo stimolante all’acquisto per i nostri
lettori.
Infine per una completa informazione riportiamo anche il retro del frontespizio con il copyright, il numero ISBN ed
i loghi dei nostri sponsor, Assocomaplast, Proplast e RadiciGroup che ringraziamo a nome dell’AIM.
mente diverse tra loro (estrusione, iniezione, soffiaggio,
espansi, vernici, caratteristiche meccaniche, elettriche, al
fuoco, fibre, adesivi, elastomeri, ecc.), trattate da diversi
ricercatori e tecnici, non si è ritenuto possibile affidare a
pochi esperti la redazione completa e si è deciso di dividere i lemmi esistenti per tipo di settore e farli rivedere,
o eventualmente riscrivere, dai relativi specialisti (una
quarantina come risulta dal successivo elenco).
Come base iniziale si è partiti dal vecchio Dizionario per
l’industria delle materie plastiche dell’Istituto Italiano dei
Plastici (IIP), messo a disposizione dall’allora Presidente,
Guido Venosta, che era anche stato Presidente dell’AIM
(1981-1983) consultando in seguito diversi dizionari
editi all’estero. In genere questi glossari riportano solo
le traduzioni del termine specifico nelle diverse lingue
e non la definizione del lemma stesso. Da notare che è
possibile trovare degli errori macroscopici nella traduzione italiana in dizionari editi all’estero, benché siano
editi da case editrici di alto livello.
Si sono consultate anche le norme specifiche, edite nei
diversi paesi e nelle relative lingue, ma anche in questo
caso si sono trovate diversità (vedi ad esempio “poliammide”, che in alcune norme compare, in italiano, con
la doppia m ed in altre con una sola) probabilmente
perché le diverse norme specifiche sono state trattate
da differenti gruppi di lavoro.
Gli esperti erano stati anche invitati ad aggiungere altri
lemmi, da loro ritenuti importanti e mancanti nel primo
elenco. Per i termini tecnologici ci si è pure basati sulle
documentazioni tecniche dei diversi produttori di macchinari e materiali, normalmente editi nelle diverse lingue e
L’idea di redigere un dizionario multilingue sulle materie
plastiche nasce ... nel secolo scorso ai tempi del biennio di Presidenza AIM di Gianni Camino (1995-1997)
in quanto ci si era resi conto che nelle manifestazioni
organizzate da AIM (convegni, incontri tecnici, scuole)
i diversi relatori usavano termini diversi per indicare la
stessa cosa (operazione, parte, materiale). Lo scopo era
quello di tentare di spingere, perlomeno i soci AIM, ad
utilizzare un “linguaggio” comune condiviso.
Il problema è legato al fatto che nel nostro settore esistono numerosi “dialetti”: nei diversi gruppi o aree (sia
industriali sia accademiche) sono infatti nate traduzioni “locali” dei termini inglesi (lingua da cui deriva la
maggior parte dei termini del settore). La problematica
riguarda sia i termini scientifici (entanglement, curing,
ecc.) sia, soprattutto, quelli tecnologici (gate, die, compounding, ecc.). Il problema è reso più complicato dal
fatto che alcuni termini inglesi, entrati ormai nell’uso
quotidiano, hanno perso il significato specifico letterale
per riassumere una serie di operazioni.
Ecco qui alcuni esempi significativi:
• “dry blend” non indica genericamente una miscela
di polveri essiccate e scorrevoli, ma si riferisce in
maniera specifica alla preparazione di PVC addizionato di plastificanti ed altri additivi che viene trattato
in maniera tale da far assorbire il plastificante fino ad
ottenere una polvere secca e scorrevole;
• così “compound” indica una materia plastica addizionata di additivi e rinforzanti, ottenuta attraverso
un processo specifico di sollecitazione meccanica e
termica allo stato fuso (operazione chiamata compounding) fino ad ottenere un nuovo prodotto con
le caratteristiche volute;
• “curing” indica l’operazione che viene fatta su di una
resina termoindurente per favorire la formazione
dei legami tridimensionali. I tecnici italiani del settore usano curing o in alternativa “reticolazione”
od “indurimento” che in realtà indicano le reazioni,
da un punto di vista chimico e fisico, che avvengono a seguito di un trattamento termico (curing).
Recentemente un gruppo di ricercatori italiani ha
cominciato ad utilizzare il termine italiano “cura”.
Poiché nel settore esistono aree specifiche e completa-
54
su glossari rintracciabili nei siti dei
maggiori produttori di polimeri o di
macchinari.
Per quanto riguarda i prodotti vernicianti ci si è avvalsi del glossario
edito da Unichim e
messo gentilmente a disposizione dal Presidente
V a l v a s s o r i
(Glossario dei prodotti vernicianti e
delle tecnologie di
produzione, applicazione e controllo, Manuale n. 26,
Edizione 1980).
Il problema è complicato dal fatto che gli esperti da noi
coinvolti conoscono bene il loro settore e l’inglese,ma
hanno difficoltà con il francese e non conoscono, salvo
poche eccezioni, il tedesco. Per queste lingue, sono stati
interpellati dei tecnici/professori di madrelingua. Il problema è quello evidenziato precedentemente e cioè che
ciascuno conosce soltanto la parte relativa alla propria
attività e ha fornito un contributo solo sui termini di sua
conoscenza. Non è stato possibile sottoporre a specialisti dei diversi settori la lista completa dei lemmi inclusi
nel dizionario.
Da questo punto di vista sarebbe opportuno pensare ad
una edizione redatta dall’European Polymer Federation
(EPF) e, se ci saranno interessi da parte di altre associazioni macromolecolari europee a questa prima edizione
del nostro dizionario, l’AIM collaborerebbe ben volentieri
mettendo a disposizione non solo il volume, ma le tante
voci nuove sopraggiunte nel frattempo per una nuova
edizione, magari allargata ad altre lingue.
Il dizionario è stato impostato con lo scopo di permettere
a tecnici e ricercatori di “leggere” sia la documentazione
scientifica sia quella tecnica. Per questo motivo sono stati
inclusi termini, normalmente utilizzati nelle documentazioni tecniche delle società o in articoli tecnici, anche se
non perfettamente corretti dal punto di vista scientifico/
teorico. In questi casi però si sono messe note chiarificatrici dopo la definizione (vedi ad esempio “modulo elasti-
Scheda
co”) ed inoltre molti Copyright 2008 by Associazione Italiana Macromolecole e Pacini Editore
termini ancora utiliz- ISBN 978-88-6315-075-9
editoriale
zati nei vari “dialetti”, Realizzazione
Pacini Editore SpA
Gherardesca 1
come detto all’inizio, Via
56121 Ospedaletto (PI)
[email protected]
sono stati mantenu- E-mail:
www.pacinieditore.it
ti, ma con l’ausilio Volume a cura del Settore Editoriale AIM
Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale
di preziosi rimandi il c/o
dell’Università di Pisa
Risorgimento, 35 - 56126 Pisa
lettore viene reinviato Via
Tel. 050-2219269, Fax 050-2219260
[email protected]
alla denominazione E-mail:
http://www.aim.it
ritenuta più corretta
Con il contributo di Assocomaplast, Proplast e RadiciGroup
nel terzo millennio.
Per i termini italiani
abbiamo inserito le
diverse interpretazioni, ponendo come
primo termine quello
che si ritiene il più
corretto e che come
tale
suggeriamo
debba essere utilizzato, almeno nell’ambito AIM. Anche
nel caso dei termini stranieri abbiamo usato lo stesso
principio. Per quanto detto precedentemente, per i termini stranieri le incertezze sono notevolmente maggiori,
in particolare per quanto riguarda il tedesco e, in misura
minore, il francese.
A causa delle problematiche sopra esposte, nel gruppo
coinvolto nell’organizzazione di questa iniziativa (Gianna
Costa, Antonio Casale e Mauro Aglietto) si è molto
dibattuto se annullare la pubblicazione del dizionario
o se proseguire con la stampa di una prima edizione
confidando nell’aiuto e nel supporto, nonché nella comprensione, dei lettori per poter migliorare il lavoro fatto,
eliminando errori ed aggiungendo altri lemmi importanti
che non sono stati inclusi nell’attuale edizione.
Ed infine ci sembra importante e doveroso sottolineare
due concetti fondamentali:
1) riteniamo che le spiegazioni dei diversi lemmi siano
sostanzialmente esatte, ma vorremmo ribadire che il
dizionario non vuole essere un trattato sui materiali
polimerici. Chi è interessato a questo aspetto può
ricorrere alle numerose pubblicazioni AIM. Le definizioni servono solo per inquadrare i lemmi. Alcuni
degli esperti che hanno collaborato hanno preferito
dare maggiori dettagli;
2) i lemmi fanno riferimento specifico all’utilizzo nel settore dei materiali polimerici. Diversi lemmi vengono
utilizzati anche in altri settori, magari con un diverso
significato.
per acquisto dizionario
AIM
Dizionario tecnologico dei materiali polimerici, volume di oltre 720 pp, isbn € 60,00 + € 4,00
Spedire n......... copie del volume al seguente indirizzo:
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Codice fiscale........................................................................... Partita IVA...............................................................................
Pagamento:
❑ versamento sul c/c postale 10370567 intestato a Pacini Editore Spa, Via Gherardesca, 56121 Ospedaletto - Pisa (allegare
all’ordine la ricevuta di versamento)
❑ assegno bancario intestato a Pacini Editore Spa (da allegare all’ordine)
❑ a ricevimento fattura solo per Enti Pubblici, Istituti universitari o ospedalieri allegare alla presente il BUONO D’ORDINE in
cui è indicato la Ragione sociale, l’indirizzo, il codice fiscale e Partita IVA (non saranno accettate richieste prive del relativo
buono d’ordine)
Prezzo ridotto per tutti i soci in regola con la quota sociale AIM 2009-2010 (vedi su www.aim.it)
55
Libri
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Atti AIM
Physical Properties of Polyelectrolite Solutions (prof. M. Mandel)
Volume di edito da Pacini Editore, 1999, 190 pp, € 18,07
Produzione industriale di polimeri
Atti del XXII Convegno-Scuola AIM, Gargnano 2000, 498 pp, € 25,82
Additivi per materiali polimerici
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Atti del XXVI Convegno-Scuola AIM, Gargnano 2004, 359 pp, € 25,00
Caratterizzazione termica di materiali polimerici
Giornate didattiche AIM, Gargnano 2005, 294 pp, € 20,00
Caratterizzazione meccanico-dinamica di materiali polimerici
Giornate didattiche AIM, Gargnano 2005, 206 pp, € 15,00
Leghe e formulati polimerici: miscelazione fisica e reattiva
Atti del XXVII Convegno-Scuola AIM, Gargnano 2006, 432 pp, € 25,00
Materiali polimerici ibridi e nanostrutturati
Atti del XXVIII Convegno-Scuola AIM, Gargnano 2007, 510 pp, € 30,00
Cicli di vita dei materiali polimerici
Atti XIX Convegno scuola AIM, Gargnano 2008, 314 pp, isbn 978-887781-987-1, € 20
Materiali polimerici strutturali
Atti dell’XI Convegno-Scuola AIM, Gargnano 1989, 425 pp, € 18,07
Copolimeri
Atti del XII Convegno-Scuola AIM, Gargnano 1990, 440 pp, € 18,07
Processi industriali di polimerizzazione: aspetti fondamentali e
tecnologici
Atti del XIII Convegno-Scuola AIM, Gargnano 1991, 433 pp, € 23,24
Metodi spettroscopici di caratterizzazione dei polimeri
Atti del XIV Convegno-Scuola AIM, Gargnano 1992, 477 pp, € 25,82
Massa e dimensioni di macromolecole
Atti del XV Convegno-Scuola AIM, Gargnano 1993, 347 pp, € 25,82
Polimeri in medicina
Atti del XIX Convegno-Scuola AIM, Gargnano 1997, 355 pp, € 20,66
Materiali polimerici cristallini e liquido cristallini
Atti del XXI Convegno-Scuola AIM, Gargnano 1999, 438 pp, € 20,66
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ha firmato un contratto per la stampa, con la tecnica Printon-demand. Costo del volume € 39 più le stese postali (circa
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Materiali polimerici strutturali
Copolimeri
Processi industriali di polimerizzazione: aspetti fondamentali e tecnologici dei materiali polimerici
Metodi spettroscopici di caratterizzazione dei polimeri
Massa e dimensioni di macromolecole
Polimeri in medicina
Materiali polimerici cristallini e liquido cristallini
Physical Properties of Polyelectrolite Solutions
Produzione industriale di polimeri
10 Additivi per materiali polimerici
11 Tecniche avanzate e nuovi sviluppi nella caratterizzazione
12 Caratterizzazione termica di materiali polimerici
13 Caratterizzazione meccanico-dinamica di materiali polimerici
14 Leghe e formulati polimerici: miscelazione fisica e reattiva
15 Materiali polimerici ibridi e nanostrutturati
16 Cicli di vita dei materiali polimerici
Vi preghiamo di inviarci n. … copie dei volumi (siglare i volumi prescelti): 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16
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cui è indicato la Ragione sociale, l’indirizzo, il codice fiscale e Partita IVA (non saranno accettate richieste prive del relativo
buono d’ordine)
Su richiesta, al prezzo di € 25,00 cadauno, spese di spedizione incluse, sono disponibili i CD delle seguenti giornate tecnologiche
AIM:
1. Materiali Polimerici per l’Imballaggio Alimentare, Fiera del Levante, MacPlast Sud, Bari, 15.02.2002
2. Polimerizzazione in emulsione, Auditorium Mapei, Milano, 06.03.2002
3. Poliammidi: produzione, proprietà e applicazioni, Centro Cultura Ingegneria Materie Plastiche, Alessandria, 10.04.2002
4. Il colore in materiali polimerici termo- e foto-indurenti, Fiera di Milano – MacPlas03, Milano, 06.05.2003
5. La miscelazione nell’industria dei polimeri, Università Milano-Bicocca, Milano, 11.06.2004
6. Polimeri da fonti rinnovabili nell’imballaggio, Università di Bologna, Bologna, 14.01.2005
7. Plasticoltura, innovazione e sostenibilità, Fiera del Levante, Bari, 12.02.2005
8. Reologia e stampaggio a iniezione di polimeri, Centro di cultura per l’ingegneria delle materie plastiche, Alessandria, 14.03.2005
9. Nanomateriali per il Packaging (IPACK-IMA 2006), Fiera di Milano, 15.02.2006
10. Polimeri e fonti energetiche, Milano, 30.05.2006
Inviare la richiesta tramite fax (081-674367) o tramite e-mail ([email protected]) alla segreteria amministrativa AIM
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