ETD

• acoustic matching layers
• cross-linking
• Polisaccaridi
• reticolazione
• sonde ecografiche. Polysaccharides
• sostenibilità
• strati di adattamento acustico
• sustainability
• ultrasound probes.

The present thesis work focused on the development of eco-friendly matching layers for ultrasound probes. These layers aim to modulate the ultrasound transmission velocity between the piezoelectric element (characterized by high acoustic impedance) and biological tissues (with low acoustic impedance) to enable the acquisition of high-resolution diagnostic images. The objective is to propose sustainable alternatives to current fossil-based epoxy resins, which are widely used as binders in the industrial manufacturing of matching layers.
For this purpose, three polysaccharide matrices were studied and characterized by IR and NMR spectroscopy, as well as thermogravimetric analysis (TGA). From these formulations, composite films were developed via an optimized casting technique. The aim of the process was to ensure a homogeneous distribution of a metallic filler along the cross-section of the material, avoiding its sedimentation. To overcome their intrinsic lack of water stability, the polymers were cross-linked using a synthetic agent considered the "gold standard" for this application, alongside a plant-based one.
The films were examined via scanning electron microscopy (SEM) to analyze their cross-section and monitor filler sedimentation. Furthermore, they were tested for water absorption, contact angle, and mechanical properties, seeking the ideal compromise between hydrolytic stability and flexibility. The formulation exhibiting the best physicochemical performance and the optimal filler distribution was finally subjected to acoustic impedance tests. The results suggest impedance values comparable to those of composite materials based on conventional epoxy resins, outlining a promising sustainable alternative.

Il presente lavoro di tesi si è focalizzato sullo sviluppo di matching layer sostenibili per sonde ecografiche. Questi strati hanno lo scopo di modulare la velocità di trasmissione degli ultrasuoni fra l'elemento piezoelettrico (ad alta impedenza acustica) e i tessuti biologici (a bassa impedenza acustica) per consentire l'acquisizione di immagini diagnostiche ad alta risoluzione. L'obiettivo è proporre alternative sicure e sostenibili dalla progettazione (safe and sustainable by design, SSbD) alle attuali resine epossidiche di origine fossile, impiegate come leganti (binder) nella manifattura industriale di matching layer.
Per tale scopo, sono state studiate tre matrici polisaccaridiche, caratterizzate mediante spettroscopia IR e NMR, e analisi termogravimetrica (TGA).. Impiegando formulazioni di questi materiali sono stati sviluppati film compositi tramite tecnica di casting ottimizzata. Lo scopo del processo è stato garantire una distribuzione omogenea di un filler metallico lungo la sezione del materiale, evitando la sedimentazioni dello stesso. Per ovviare alla intrinseca mancanza di stabilità in acqua delle matrici polisaccaridiche, i polimeri sono stati reticolati impiegando un agente sintetico considerato come gold standard per tale applicazione e uno di origine vegetale
I film sono stati esaminati mediante microscopia elettronica a scansione (SEM) per analizzarne la sezione trasversale e monitorare la distribuzione del filler. Sono stati inoltre caratterizzati per determinarne l’assorbimento d'acqua, l’angolo di contatto e le proprietà meccaniche, ricercando il compromesso ideale tra stabilità idrolitica e flessibilità. La formulazione con le migliori performance chimico-fisiche e l'ottimale distribuzione del filler è stata sottoposta a prove di impedenza acustica. I risultati suggeriscono valori di impedenza confrontabili ai materiali composite a base di resine epossidiche convenzionali, delineando una promettente alternativa sostenibile.