Novel filler to enhance thermal condcutivity of rubber nanocomposites

Rubber nanocomposites generally exhibit poor thermal conductivity, which has been partially enhanced by the addition of thermally conductive fillers, i.e. graphite, carbon black, carbon fibres, ceramic or metal particles. High filler loadings are typically necessary to achieve this target; however, this dramatically alters the mechanical behaviour and the cross-linking density of the final materials. Further, the filler systems currently employed are not able to fulfil the key requirements of high thermal conductivity and remarkable performances, simultaneously. In this context, the PhD research activity aims at design novel fillers suitable for developing rubber nanocomposites with high thermal conductivity and satisfactory mechanical performances. A survey of different conductive nanofillers will be carried out, by investigating in depth the correlations between nanoparticles structure, morphology, dispersion and distribution in the polymer matrix, and final composites properties. The best formulations will be selected and possibly up-scaled in order to provide real technological applications.

I nanocompositi di gomma mostrano generalmente una scarsa conduttività termica, che può essere parzialmente migliorata dall'aggiunta di riempitivi termicamente conduttivi, ad esempio grafite, nerofumo, fibre di carbonio, particelle di ceramica o di metallo. Per raggiungere questo obiettivo sono in genere necessari concentrazioni di riempimento elevate; tuttavia, ciò altera notevolmente il comportamento meccanico e la densità di reticolazione dei materiali finali. Inoltre, i sistemi di riempimento attualmente impiegati non sono in grado di soddisfare contemporaneamente i requisiti chiave di elevata conducibilità termica e prestazioni meccaniche. In questo contesto, l'attività di ricerca del dottorato mira a progettare nuovi riempitivi adatti allo sviluppo di nanocompositi di gomma con elevata conducibilità termica e prestazioni meccaniche soddisfacenti. Sarà condotta un'indagine su diversi nano-riempitivi termicamente conduttivi, studiando in profondità le correlazioni tra struttura, morfologia, dispersione e distribuzione delle nanoparticelle nella matrice polimerica e proprietà finali dei compositi. Le migliori formulazioni verranno selezionate ed eventualmente scalate al fine di fornire reali applicazioni tecnologiche.