E. Bernardo è interessato allo sviluppo di materiali ceramici a base di vetro, riciclato o derivante da rifiuti naturali e industriali, oppure a base di polimeri preceramici e fillers inorganici. Nel campo dei materiali a base vetrosa, E. Bernardo si occupa di nuovi prodotti ingegneristici, principalmente ottenuti attraverso sinterizzazione per flusso viscoso, come vetroceramiche sinterizzate, materiali compositi a matrice vetrosa e vetroceramica, vetri e vetroceramiche cellulari. I più recenti aggiornamenti coinvolgono, in alternativa, l'attivazione alcalina di vetri, per prodotti densi e porosi ottenuti a temperatura quasi ambientale. L’attività è supportata da numerose collaborazioni nazionali e internazionali. In particolare si segnala la partecipazione di E. Bernardo, come responsabile scientifico dell’unità di ricerca dell’Università di Padova, nei progetti europei “CoACH” (“Advanced glasses, Composites And Ceramics for High growth Industries European Training Network", H2020-MSCA grant agreement no. 642557), "New-MINE" ("EU Training Network for Resource Recovery Through Enhanced Lanfill Mining", H2020-MSCA grant agreement no. 721185) e "FunGlass" ("Centre for Functional and Surface Functionalized Glass", H2020-Widespread Teaming Phase 2 grant agreement no. 739566). L’unità di ricerca dell’Università di Padova è a capo di work packages specificamente dedicato al riutilizzo di diversi tipi di scarto in materiali ceramici ecosostenibili. E. Bernardo si occupa anche di materiali vetroceramici per applicazioni nell'ingegneria tissutale (sotto forma di schiume o di scaffold tridimensionali), partendo da vetri o da polimeri preceramici, contenenti micro- e nano-particelle come fillers attivi. Oltre a silicati bioattivi, l'ultima ricerca include materiali ceramici avanzati, silicati o silico ossi-nitruri (ceramici SiAlON), con varie collaborazioni internazionali.

- Materiali da costruzione sostenibili da attivazione alcalina di vetri di scarto
Il riciclo del vetro può essere attuato solo attraverso una fase di purificazione dei rottami. La frazione purificata è effettivamente adottata come materia prima secondaria. La frazione residua, per lo più in forma di polveri fini, trova invece difficile collocazione, per la concentrazione di eterogeneità (metalliche, polimeriche e ceramiche). La ricerca (con possibilità di collaborazioni aziendali) comporta l’utilizzo di polveri non riciclabili, sospese in soluzioni alcaline. L’attacco chimico determina la gelazione delle sospensioni, legata a reazioni di condensazione alla superficie delle particelle, con la progressiva essiccazione (<100 °C). Polveri di vetro, eventualmente modificate con scarti ceramici, sono trasformate in materiali da costruzione innovativi, densi (per la sostituzione dei laterizi o delle pietre naturali) o porosi (per l’isolamento termico e acustico).
- Materiali multifunzionali da scarti inorganici sostenuti da attivazione alcalina
Il suddetto processo di attivazione alcalina può essere esteso, da frazioni ‘non riciclabili’ di rottame di vetro, a miscele contenenti residui industriali e naturali (scorie metallurgiche, fibre ceramiche dalla dismissione di isolamenti, residui di incenerimento di rifiuti solidi urbani, ceneri vulcaniche). La ricerca, di nuovo anche con collaborazioni industriali, è indirizzata sia all’ottenimento di materiali chimicamente stabili (cioè in grado di mantenere indefinitamente gli inquinanti) che allo sfruttamento nel contesto delle costruzioni e oltre. Si segnala, in particolare, l’utilizzo dei materiali da scarti come ‘sorbenti’ di inquinanti organici nelle acque reflue.
- Materiali fotocatalitici innovativi a base di vetri di scarto
L’attivazione alcalina di polveri di vetro può essere sfruttata nell’ambito della manifattura additiva. Sospensioni possono essere utilizzate come inchiostri nella stampa di strutture porose per estrusione diretta (direct ink writing); in alternativa, strutture porose (da stampa stereolitografica di vetro e resine fotosensibili) possono essere sottoposte ad attivazione alcalina dopo sinterizzazione. La struttura a porosità gerarchica massimizza l’assorbimento di inquinanti organici. La degradazione delle sostanze adsorbite è possibile attraverso la dispersione di nanoparticelle di TiO2 o Fe3O4 nelle soluzioni alcaline attivanti.
- Manifattura additiva di scaffold per ingegneria tissutale dell’osso a partire da materie prime innovative (collaborazione con Dott. Hamada Elsayed, hamada.elsayed@unipd.it)
Bioceramici silicatici innovativi sono facilmente ottenibili dalla reazione di matrici siliconiche fillerizzate con ossidi; scaffold a topologia complessa derivano da stereolitografia delle miscele, modificate con resine fotosensibili. Filler micro- e nano-metrici in polvere possono essere sostituiti da dispersioni di sali fusi, in emulsione nelle miscele silicone/resina fotosensibile.
- Rivestimenti dielettrici innovativi su conduttori metallici, a base di polimeri preceramici
Siliconi e fillers possono essere depositati su conduttori metallici, al fine di configurare rivestimenti dielettrici innovativi. La ricerca, anche in collaborazione con un’azienda, è finalizzata al confezionamento di rivestimenti in grado di resistere oltre 500 °C, grazie alla trasformazione ceramica delle miscele silicone/ossidi.