Si propone l' acquisizione di uno strumento di analisi DMA (dynamic mechanical analysis), per lo studio delle proprietà dei materiali in funzione di temperatura, tempo, frequenza, deformazione e/o una combinazione di questi parametri. I dati ottenuti sono utilizzati per conoscere non solo il comportamento meccanico dei materiali, ma avere dati sulla loro struttura e morfologia. Per i materiali polimerici è possibile verificare le transizioni di rilassamento primarie, secondarie e terziarie delle catene polimeriche, come la transizione vetrosa e altri movimenti segmentari. Inoltre, è possibile studiare le correlazioni tra le fasi e le proprietà meccaniche di un materiale multifase.
L'apparecchiatura consiste nello strumento per l'esecuzione dei test completo di afferraggi (flessione a 3 punti, singolo incastro, doppio incastro, tensione, compressione e taglio), sistema di raffreddamento ad azoto liquido e di un software avanzato per l'analisi dei dati.
La ricerca proposta si focalizza sull'implementazione della tecnica DMA per l'analisi delle proprietà dinamiche, viscoelastiche, morfologiche e strutturali di diversi materiali tra cui i materiali compositi e nanocompositi. Lo scopo non è solo l'incremento della conoscenza del comportamento di questi materiali in condizioni operative rilevanti, ma è anche l'applicazione delle informazioni derivanti da una tecnologia di caratterizzazione avanzata e originale per l'ottimizzazione della progettazione e dei processi tecnologici nei settori industriali.
Accanto a questa linea di ricerca principale sono altresì individuate linee di ricerca che coinvolgono i proponenti, che fanno capo a 7 diversi SSD e svolgono la loro attività di ricerca in 5 Strutture Sapienza (4 Dipartimenti ICI e SIA).
Qualsiasi materiale può essere analizzato e studiato con la tecnica DMA e la presenza di questa strumentazione potrà attirare finanziamenti industriali e allo stesso tempo essere di interesse ad una più ampia comunità Sapienza.
Lo strumento richiesto è un DMA (dynamic mechanical analysis) che attualmente non è presente nella Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale. Inoltre, secondo quanto risulta a seguito di una ricerca effettuata dai proponenti, non è presente in Ateneo Sapienza. Infatti, non è stata individuata alcuna apparecchiatura in grado di effettuare analisi dinamiche nel dominio della frequenza al variare della temperatura, del tempo e del carico applicato, né con riferimento a strumenti di ultima generazione, dotati di maggiori velocità di acquisizione e di software molto avanzati per l'elaborazione delle informazioni raccolte, né con riferimento a strumentazioni più datate, caratterizzate da lunghi tempi di acquisizione e di numerosi artefatti nei dati dovuti alla difficoltà di posizionare correttamente il provino.
Pertanto, l¿ analisi meccanico-dinamica DMA appare innanzitutto come una tecnica in grado di fornire elementi di nuova e approfondita conoscenza sul comportamento dinamico e viscoeslastico di un materiale di qualsiasi tipo.
Il DMA è in grado di sostituire strumenti di analisi termica, come il DSC e TMA, per lo studio e la determinazione delle transizioni primarie, secondarie e terziarie delle catene polimeriche e l¿analisi dell¿espansione termica. Studi dimostrano che il DMA ha una sensibilità maggiore dei moderni DSC e TMA e che quindi i dati ottenuti sono più accurati. Ciò è particolarmente vero per i materiali multifase, come i compositi e nanocompositi, in quanto grazie alla maggior dimensione dei provini, lo strumento la tecnica riesce a catturare il contributo di tutti gli elementi.
Le prestazioni raggiunte dai sistemi DMA ne fanno quindi un potente strumento di analisi per lo studio del comportamento meccanico dei materiali (specialmente quelli polimerici), ma anche della loro struttura, morfologia e comportamento viscoelastico, sottoponendoli a prove di stress in varie modalità di deformazione e misurandone la risposta in funzione della temperatura e del tempo e della frequenza della forza oscillatoria applicata.
Il DMA è oramai in grado di colmare le lacune sulla conoscenza del comportamento meccanico dei materiali ed è un indispensabile strumento di ricerca.
La strumentazione proposta permette di studiare la risposta del materiale nel range di tempertura che va da -190 °C a 600 °C, comprendendo quindi l'esecuzione dell¿analisi a temperature criogeniche, attualmente piuttosto rare ma di grande valore applicativo.
Il gruppo di proponenti ha identificato un ulteriore significativo contributo innovativo di questa tecnica, nella caratterizzazione finalizzata alla progettazione di strutture in condizioni operative reali e per la messa a punto dei processi tecnologici di materiali multifase e nuove leghe metalliche con proprietà più possibile corrispondenti a quelle desiderate. Si sottolinea quindi che il principale impiego proposto per l'apparecchiatura richiesta, in tutte le diverse applicazioni descritte e di interesse dei diversi gruppi di ricerca, è da valutarsi in un'ottica di ottimizzazione dei modelli attuali di comportamento meccanico, dei processi tecnologici e dei prodotti, e non meramente di incremento di informazione sui materiali caratterizzati.
L¿aspetto innovativo della ricerca mediante tecnica DMA è testimoniato dal numero e dall'eterogeneità del gruppo proponente. Il Gruppo proponente è costituito da docenti che fanno riferimento a 7 settori scientifico disciplinari (ING-IND 03 Meccanica del Volo, ING-IND 04 Costruzioni e Strutture Aerospaziali, ING-IND 05 Impianti e Sistemi Aerospaziali, ING-IND 31 Elettrotecnica, ICAR 06 Topografia e Cartografia, ICAR 07 Geotecnica e ICAR 08 Scienza delle Costruzioni) afferenti a 4 Dipartimenti della Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale (Ingegneria Astronautica Elettrica ed Energetica, Ingegneria Meccanica e Aerospaziale, Ingegneria Civile Edile e Ambientale, Ingegneria Strutturale e Geotecnica) e alla Scuola d'Ingegneria Aerospaziale della Macroarea D.
L'attrezzatura sarà collocata presso il laboratorio SASLab del DIAEE di cui la prof.ssa Laurenzi è responsabile scientifico. La strumentazione sarà comunque a disposizione, oltre che al gruppo proponente, di tutti i docenti del DIAEE e dell'Ateneo.