L’aumento costante di anidride carbonica nell’atmosfera è riconosciuto come una delle cause principali del riscaldamento globale e dei cambiamenti climatici (Accordo di Parigi 2016). Fra le forme di mitigazione, uno sforzo notevole è dedicato allo sviluppo di tecnologie a basso costo per la cattura e lo stoccaggio dei gas serra. In questo ambito le membrane polimeriche selettive giocano un ruolo chiave. Per ottenere alti tassi di cattura, oltre ad agire sulla scelta del polimero, appare naturale ridurre lo spessore della membrana. In caso di permeabilità costante, questo dovrebbe permettere di ottenere un tasso di flusso di gas maggiore. In realtà è stato dimostrato recentemente che, al disotto di uno spessore critico, la permeabilità diminuisce a causa degli effetti di adsorbimento e desorbimento superficiale e pertanto il tasso di cattura non aumenta come atteso.

L’attività della tesi è di tipo sperimentale e consiste nella fabbricazione e nello studio di membrane polimeriche per indagare gli effetti superficiali sulle proprietà di permeazione e selettività alla CO2. Le membrane, che verranno realizzate in PDMS, un materiale polimerico con buone proprietà di permeabilità, avranno spessori fra 500 μm e 500 nm, e avranno superfici lisce e strutturate. La caratterizzazione morfologica avverrà mediante SEM ad alta risoluzione, mentre un focused ion beam permetterà di determinare gli spessori con precisione nanometrica.

Le proprietà di trasporto dei gas saranno studiate in un impianto da alto vuoto dotato di strumentazione allo stato dell’arte. La strumentazione a disposizione, oltre a quella della permeabilità, permette anche misure di diffusività e di solubilità.

Lo studente acquisirà conoscenze sui meccanismi fisici di permeazione, diffusione e selettività dei gas in membrane polimeriche dense, sulla gestione degli apparati da vuoto per misure con elevata precisione e su tecniche microscopiche per caratterizzare e fabbricare micro e nanostrutture.