Extra-low dosage graphene oxide cementitious nanocomposites: A nano-to macroscale approach

Copyright: © 2021 by the authors. The impact of extra-low dosage (0.01% by weight of cement) Graphene Oxide (GO) on the properties of fresh and hardened nanocomposites was assessed. The use of a minimum amount of 2-D nanofiller would minimize costs and sustainability issues, therefore encouraging the market uptake of nanoengineered cement-based materials. GO was characterized by X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), Atomic Force Microscopy (AFM), X-ray Diffraction (XRD), and Raman spectroscopy. GO consisted of stacked sheets up to 600 nm × 800 nm wide and 2 nm thick, oxygen content 31 at%. The impact of GO on the fresh admixtures was evaluated by rheology, flowability, and workability measurements. GO-modified samples were characterized by density measurements, Scanning Electron Microscopy (SEM) analysis, and compression and bending tests. Permeability was investigated using the boiling-water saturation technique, salt ponding test, and Initial Surface Absorption Test (ISAT). At 28 days, GO-nanocomposite exhibited increased density (+14%), improved compressive and flexural strength (+29% and +13%, respectively), and decreased permeability compared to the control sample. The strengthening effect dominated over the adverse effects associated with the worsening of the fresh properties; reduced permeability was mainly attributed to the refining of the pore network induced by the presence of GO

New Materials and Technologies for Durability and Conservation of Building Heritage

The increase in concrete structures’ durability is a milestone to improve the sustainability of buildings and infrastructures. In order to ensure a prolonged service life, it is necessary to detect the deterioration of materials by means of monitoring systems aimed at evaluating not only the penetration of aggressive substances into concrete but also the corrosion of carbon-steel reinforcement. Therefore, proper data collection makes it possible to plan suitable restoration works which can be carried out with traditional or innovative techniques and materials. This work focuses on building heritage and it highlights the most recent findings for the conservation and restoration of reinforced concrete structures and masonry buildings

Mobilità sociale e disuguaglianza

Dopo la descrizione del quadro internazionale secondo alcune importanti fonti ufficiali, il Rapporto si concentra sull'Umbria e si articola in due sezioni. Nella prima vengono analizzati i dati tratti da indicatori usualmente usati per rilevare la povertà e che riguardano il reddito, lo sviluppo economico, i consumi. Nella seconda sezione alcuni strumenti di analisi, consolidati nella comunità scientifica internazionale, vengono adottati per cogliere nella mobilità sociale alcune cause determinanti della povertà culturale (istruzione) e materiale

Sviluppo di rivestimenti ceramici self-healing su leghe di alluminio

I film ceramici sono ampiamente utilizzati come rivestimenti antiusura ed anticorrosione per numerose leghe metalliche. Le loro prestazioni, condizionate da uniformità, adesione e compattezza, possono essere fortemente limitate dalla presenza di difetti originati da modalità di deposizione non adeguate, o da danneggiamenti meccanici. Negli ultimi anni la ricerca si è sempre più rivolta verso nuovi materiali dotati di caratteristiche “intelligenti”. Tra questi stanno destando un notevole interesse i materiali così detti self-healing, in grado cioè di autoriparare un eventuale danno e di ripristinare le proprietà iniziali. Materiali di questi tipo sono stati ad esempio proposti per il settore aerospaziale. Recentemente rivestimenti e trattamenti superficiali self-healing sono stati proposti anche nel campo della anticorrosione [1 ,2]. In questo lavoro vengono presentati i risultati preliminari di una ricerca volta allo sviluppo di rivestimenti self-healing sulla lega di Al 6060. I rivestimenti oggetto di questo studio sono costituiti da un doppio strato polimero/ceramico che, nell’eventualità di un danneggiamento, rilasciano localmente un inibitore di corrosione in grado di bloccare o rallentare i fenomeni corrosivi. Il film polimerico è costituito da fibre di acido polilattico (PLLA) ottenute per elettrofilatura, contenenti un sale di Ce(III). Su questo primo strato viene depositato uno strato di titania tramite la tecnica di Ion Plating Plasma Assisted (IPPA). Dopo una completa caratterizzazione mediante SEM, EDS e XRD, i rivestimenti sono stati sottoposti a test elettrochimici (curve di polarizzazione e misure EIS) prima e dopo danneggiamento meccanico, per valutare l’effettivo funzionamento del meccanismo di rilascio dell’inibitore e quindi la realizzazione dell’effetto self-healing. 1. A. Yabuki and R. Kaneda, Materials and Corrosion 2009, 60, 444-449. 2. Daria V. Andreeva, Dmitri Fix, Helmuth Möhwald, Dmitry G. Shchukin, Adv. Mater. 2008, 20, 2789–2794

Assessment of in vitro temporal corrosion and cytotoxicity of AZ91D alloy

Magnesium alloys represent a valuable option for the production of bioresorbable implantable medical devices aimed to improve the therapeutic approach and minimize the potential risks related to biostable materials. In this regard, the degradation process needs to be carefully evaluated in order to assess the effectiveness of the regenerative support and the eventual toxic effects induced by the released corrosion products. Aluminium is one of the most common alloying element that raised several safety concerns, contributing to shift the investigation toward Al-free alloys. To delve into this issue, a long-term investigation (up to 28 days) was performed using AZ91D alloy, due to its relevant Al content. Immersion tests in phosphate buffered saline (PBS) solution was performed following the ASTM standards and the corrosion behaviour was evaluated at fixed time points by means of electrochemical techniques. Cytotoxic effects were assessed by culturing human neuroblastoma cells with conditioned medium derived from immersion tests at different dilution degree. An increase in the resistance corrosion with the time was observed. In all the investigated cases the presence of Al in the conditioned media did not induce significant toxic effects directly correlated to its content. A decrease of cell viability was only observed in the case of 50 % dilution of PBS conditioned for the longest immersion period (i.e., 28 days)

Studio sulla potenziale tossicità della lega AZ91D per applicazioni biomedicali

I dispositivi medicali bioriassorbibili possono introdurre un potenziale miglioramento nel trattamento di diverse patologie, fornendo un’azione strutturale-funzionale per un tempo idoneo al completamento del processo terapeutico ed evitando di esporre il paziente a rischi di medio e lungo termine legati all’impianto del dispositivo stesso. Per tale scopo particolare attenzione è rivolta alla definizione e alla caratterizzazione di specifiche leghe di Mg, in particolare in ambito ortopedico ed endovascolare. Tuttavia, come noto, il processo di biodegradazione comporta un decremento delle proprietà meccaniche e, questione ancor più delicata, il rilascio di prodotti di corrosione potenzialmente citotossici, derivanti dagli elementi alliganti. Il presente lavoro intende quindi mostrare i risultati dello studio di corrosione e citocompatibilità della lega AZ91D, selezionata per l’elevato contenuto di Al e ritenuto un possibile fattore di rischio nell’insorgenza di malattie neurodegenerative, danni muscolari e ridotta vitalità di cellule del tessuto osseo. Sono stati eseguiti test di immersione (ASTM G31) su campioni di AZ91D in soluzione tampone fosfato (PBS) in condizioni standard di incubatore (37 °C, 5% CO2, 95% HR) per 7, 14 e 28 giorni. Al termine dei periodi indicati i campioni sono stati decapati (ASTM G1) e la microstruttura superficiale e la composizione chimica sono state investigate tramite microscopia elettronica a scansione e analisi di spettroscopia a dispersione d’energia. Per valutare la resistenza alla corrosione della lega sono stati acquisiti spettri di impedenza elettrochimica e curve di polarizzazione, nonché è stata misurata la velocità di perdita di massa ai diversi tempi di immersione. Sono state inoltre eseguite misure di assorbimento atomico sulle soluzioni di PBS per valutare la concentrazione di ioni di Mg, Al e Zn. Infine, sono stati condotti test indiretti di citotossicità mediante saggio MTS su cellule di neuroblastoma umane SH-SY5Y esposte a PBS condizionato con la lega. Dalle misure di perdita di peso e dai test elettrochimici è stata riscontrata una diminuzione della velocità di dissoluzione del materiale ed un aumento del potenziale e della resistenza alla corrosione con il tempo di immersione. Da ciò si deduce la formazione di un film stabile sulla superficie dei campioni dopo un certo tempo di esposizione alla soluzione. Infine, gli esperimenti di citotossicità hanno dimostrato che i prodotti di degradazione della lega AZ91D non riducono in maniera significativa la vitalità cellulare rispetto alla coltura di cellule SH-SY5Y con diluizioni progressive del terreno in PBS. I risultati preliminari riportati non evidenziano particolari effetti citotossici della lega AZ91D, tuttavia sono necessarie analisi supplementari che riproducano il più possibile le reali condizioni fisiologiche al fine di completare il profilo tossicologico del biomateriale in esame