Sintesi e caratterizzazione di materiali ibridi a base di PDMS polimerico e nanoparticelle magnetiche.

Abstract

La ricerca sui nuovi nanocompositi ha permesso di combinare le proprietà del componente ospite con quelle del riempitivo in nanoscala, per creare materiali intelligenti e utili che soddisfano i requisiti di particolari applicazioni. Questa tesi si concentra sulla sintesi e sulla caratterizzazione di nuovi nanocompositi magnetici a base di polimeri, basati su nanoparticelle di ossido di ferro spinello (MeFe2O4; Me: Fe2+ e Co2+) funzionalizzate con un capping organico (acido oleico) e incorporate in un polimero di silice (polidimetilsilossano, PDMS) mediante la tecnica dell'elettrofilatura. Le nanoparticelle magnetiche con proprietà magnetiche regolabili (cioè 9 nm di Fe3O4 e 11 nm di CoFe2O4) sono state sintetizzate con il metodo della co-precipitazione e incorporate nella membrana PDMS, a diverse concentrazioni (dall'1% al 10% della fase magnetica). Per tutti i materiali sono state eseguite caratterizzazioni morfo-strutturali (diffrazione di raggi X, XRD, microscopia elettronica a trasmissione, TEM) e magnetiche (magnetometro a campione vibrante, VSM). Inoltre, sono state sfruttate la spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier (FT-IR), l'analisi termogravimetrica (TGA) e la diffusione dinamica della luce (DLS) per determinare la presenza e la stabilità delle nanoparticelle magnetiche all'interno della matrice polimerica.

Nanocomposites represent a new class of multifunctional materials that have attracted great interest in recent years. Research into novel nanocomposites has made it possible to combine the properties of the host component with those of the nanoscale filler, to create clever and useful materials that meet the requirements of particular applications. This thesis focuses on the synthesis and characterization of novel polymer based magnetic nanocomposites based on spinel iron oxide nanoparticles (MeFe2O4; Me: Fe2+ and Co2+) functionalized with organic capping (oleic acid) and embedded in silica polymer (polydimethylsiloxane, PDMS) by the electrospinning technique. Magnetic nanoparticles with tuneable magnetic properties (i.e., 9 nm Fe3O4 and 11 nm CoFe2O4 nanoparticles) have been synthesized by co-precipitation method and embedded in PDMS membrane, with different concentrations (i.e., from 1 % to 10% of magnetic phase). Morpho-structural (X-ray diffraction, XRD, Transmission electron microscopy, TEM) and magnetic (Vibrating sample magnetometer, VSM) characterizations have been performed for all materials. In addition, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) Thermogravimetric analysis (TGA), and Dynamic light scattering (DLS) have been exploited to determine the presence and the stability of magnetic nanoparticles within the polymer matrix.