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  TitoloSpugna polimerica conduttiva per sensori integrati
  Sommario
L’invenzione si inserisce nel settore della sensoristica realizzata in materiali commerciali che permettono di rendere attivi materiali altrimenti passivi (smart materials, active materials, internet of things) senza stravolgerne la struttura e la funzionalità. L’invenzione riguarda il processo di funzionalizzazione di un materiale poroso elastico, tipo spugna, con un polimero conduttivo, che aderisce alle pareti interne della struttura rendendole elettricamente attive e quindi permettendo la realizzazione di sensori di pressione integrati in materiali industriali (es. solette, materassi, cuscini, pavimenti). Il principio di funzionamento si basa sull’incremento della corrente che passa attraverso il materiale con l’aumentare della pressione e del contatto interno delle parti. Con questi materiali conduttivi è inoltre possibile realizzare dei sensori elettrochimici organici integrati direttamente nei materiali industriali, utili per l’analisi di fluidi.
  Stato della tecnica
Materiali attivi che rendano prodotti inerti veri e propri oggetti intelligenti, in grado di diventare sensibili grazie a sensori opportunamente integrati, trovano sempre più interesse applicativo. Ciò è possibile rendendo funzionale il materiale stesso attraverso nanotecnologie e materiali smart. Tali dispositivi devono essere convenienti, a basso costo, durevoli e stabili. Per sensori di pressione, tentativi di funzionalizzazione sono stati fatti con il grafene, che mantiene però un elevato costo e una scarsa continuità della struttura.
  Invenzione
La tecnologia oggetto del brevetto è basata sull’utilizzo di polimeri organici conduttivi, preparati opportunamente in soluzione acquosa e depositati sul materiale poroso per assorbimento. In seguito a trattamenti, il polimero forma un film sottile (200nm) che ricopre ogni parte interna del materiale poroso e lo rende a tutti gli effetti conduttivo. Grazie alla pressione, le pareti dei pori collassano una sull’altra, aumentando proporzionalmente la conduzione.
  TitolaritàConsiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)
  Proprietà industrialeIT 102015000086671
  E-mail di contattoreferenti.titolo@cnr.it
  Tagssensore, biocompatibile, pressione, smart sensor, polimero conduttivo, polimero poroso, materiali attivi, materiali funzionalizzati, wearable, postura
  Vantaggi
Rendere attivo un materiale inerte, in modo semplice e diretto, per realizzare una struttura sensibile ed in grado di rispondere all’ambiente. Dal punto di vista industriale, la capacità di non cambiare i materiali di utilizzo comune, ma semplicemente funzionalizzarli, permette di realizzare una sensoristica a basso costo e scalabile sul processo industriale, senza variarne le caratteristiche strutturali. Possibilità di sfruttare le proprietà di elasticità/plasticità della spugna abbinate alla conducibilità del polimero. Per i sensori di pressione, si ha il vantaggio di essere totalmente integrati nel materiale, di semplice realizzazione, basso costo e possibile distribuzione in diverse parti del prodotto da monitorare. Per il sensore elettrochimico, si ha la possibilità di integrare in prodotti un sensore che può determinare diverse proprietà dei fluidi, in maniera semplice diretta e completamente integrata Il polimero conduttivo è anche biocompatibile e adatto ad applicazioni a biologiche e biomedicali.
  Applicazioni
In generale, rendere sensibili alla pressione materiali polimerici porosi. Ad es. Plantare in polimero che misura la postura del corpo sul piede tramite sensori di pressione integrati (vedi figura). Cuscini, sedie imbottite, divani e letti, che leggono la postura delle persone sedute per motivi medicali e di sicurezza. Sensori in grado di assorbire il sudore e misurarne la concentrazione di sale disciolto. Dispositivi biomedicali di sensoristica in liquido che sfruttando l’assorbimento della spugna rilevando analiti di interesse biologico e medico.
  Stadio di sviluppo
Il materiale funzionale è stato realizzato su diversi tipi di polimero poroso e ha dimostrato di rendere conduttiva la struttura. Sono stati realizzati sensori di pressione su una soletta ortopedica totalmente realizzata in polimero flessibile (figura), al fine di misurare la postura durante la deambulazione. E’ stato realizzato un sensore elettrochimico in grado di assorbire fluidi e analizzarne il contenuto di Sali e di altre componenti organiche (Adrenalina, Dopamina).
  Immagine n° 1
  Immagine n° 2

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