Common Link
Common Link: Computational modelling for long term inter-sectoral advanced knowledge on Non-Newtonian fluids (NNF)
(Novembre 2022 / Novembre 2025)
- Programma: European Defence Agency (EDA) Category B (opt in) ad hoc projects
- Coordinatore: Signo Motus
- Partenariato: 5 partners (3 IT,1 CZ,2 PL,1 LU)
Sintesi
I prossimi decenni vedranno l’inclusione diffusa di classi di Smart Materials (SM) rappresentate da Fluidi Elettro/Magneto-Reologici (FER/FMR) ad elevate prestazioni in applicazioni industriali/difesa.
Tali materiali appartengono ad un particolare sottodominio della classe dei Fluidi Non Newtoniani il cui comportamento può essere controllato da un campo elettrico o magnetico esterno.
La piena applicabilità di tali materiali innovativi si tradurrà, a sua volta, in una forte rivoluzione caratterizzata dalla nascita di dispositivi e sottosistemi adattivi (es. ammortizzatori adattivi, esoscheletri innovativi, sistemi/sottosistemi elettronici critici, fluidi refrigeranti innovativi, protezione balistica innovativa supportata da algoritmi di controllo intelligenti).
Vale la pena dire che lo sviluppo di materiali/dispositivi efficienti e robusti per applicazioni militari richiede considerevoli sforzi di ricerca per comprendere il comportamento dei FER/FMR in specifiche condizioni operative e per orientare le tecniche di produzione/caratterizzazione. In breve, la capacità di sviluppare Dispositivi Innovativi basati su FER/FMR, in grado di adattare le proprie caratteristiche alle condizioni di lavoro, va di pari passo con l' acquisizione di conoscenze approfondite sui relativi principi comportamentali.
Un approccio multidisciplinare che comprende chimica, scienza dei materiali, modellazione computazionale e ingegneria meccanica è alla base del progetto COMMON-LINK.
Modelli predittivi validati, tecniche di produzione e caratterizzazione standardizzata di nanostrutture sono necessari per supportare i progettisti nell'uso dei FER/FMR per scopi industriali. Il progetto è stato quindi suddiviso in 4 principali aree di ricerca:
- Area 1: atta a sviluppare/ottimizzare modelli computazionali per FER/FMR simulando le interazioni delle particelle nel fluido e identificando modelli costitutivi reologici per predirne il comportamento in differenti tipologie di flusso. I due approcci sono complementari: i primi possono determinare il comportamento complessivo e l'andamento delle sospensioni dense in funzione delle caratteristiche delle stesse particelle (forma, dimensione, rivestimento, rugosità superficiale, campi elettromagnetici esterni, ecc.) ma ciò è limitato a piccoli volumi di fluido mentre il secondo può fare riferimento a volumi di fluido maggiori sebbene necessiti dell'identificazione delle relazioni costitutive e dei relativi parametri.
- Area 2: dedicato alla sintesi/produzione di materiali (nanoparticelle) secondo le linee guida ricavate dall'Area 1;
- Area 3: dove i FER/FMR verranno prototipati e caratterizzati fornendo feedback all'Area 1 e all'Area 2 sia per i modelli computazionali che per l'ottimizzazione dei processi produttivi;
- Area 4: inerente alla definizione dei requisiti funzionali e delle specifiche tecniche per il dimostratori da sviluppare. L'obiettivo principale è di progettare, sviluppare e testare uno o più dimostratori idonei per applicazioni destinate al settore militare (risultati attesi della ricerca).
Con riferimento alle aree del progetto sopra menzionate, gli obiettivi e l'impatto previsto di questo ambizioso e interessante progetto sono:
- migliorare le conoscenze nella modellazione computazionale dei FER/FMR, nella sintesi/caratterizzazione dei nanomateriali e nella progettazione di dispositivi destinati al settore militare basati su tali tecnologie;
- ottenere simulazioni computazionali dei FER/FMR in relazione alle loro caratteristiche fisico-chimiche;
- ottenere FER/FMR adatti ad applicazioni industriali in ambito militare;
- validare i modelli proposti mediante attività di caratterizzazione inter/intra laboratorio;
- consentire la progettazione e lo sviluppo di dimostratori basati su FER/FMR per abilitarne il pieno utilizzo nel settore militare.
