Strumenti matematici per le leghe a memoria di forma
Da un punto di vista matematico, le SMA rappresentano sistemi estremamente complessi che richiedono un elevato livello di precisione in caso di utilizzo di tecniche analitiche e funzionali. Un gruppo di ricerca interdisciplinare ha avviato una collaborazione nell’ambito del progetto BIOSMA (Mathematics for shape memory technologies in biomechanics) allo scopo di sviluppare strumenti matematici di elevata precisione. Sono stati quindi analizzati le proprietà e i comportamenti delle SMA in risposta a stimoli termici, meccanici e magnetici. I membri dell’iniziativa BIOSMA si sono concentrati principalmente su sistemi isotermici e termicamente accoppiati allo scopo di determinare il comportamento macroscopico delle SMA e di valutare l’effetto di allenamento, di fatica e a memoria di forma ferromagnetica. È stata anche avviata una serie di collaborazioni con gruppi di ricerca internazionali per approfondire tali aspetti. L’iniziativa, che ha registrato un enorme successo, ha consentito ai ricercatori di introdurre idee di modellizzazione innovative e di produrre nuove descrizioni del comportamento delle SMA. Oltre ad analizzare a fondo il problema dell’accoppiamento termomeccanico, è stato anche avviato lo studio del controllo termico. Uno dei principali traguardi raggiunti nell’ambito del progetto consisteva nella modellizzazione dell’effetto a memoria di forma ferromagnetica e della teoria matematica corrispondente. La valutazione di fattibilità delle SMA nella progettazione di sistemi di isolamento sismico e la progettazione di microattuatori rappresentano alcune tra le più interessanti applicazioni dei risultati progettuali. Solo nel settore della biomedicina le applicazioni potenziali delle SMA sono innumerevoli, in virtù della loro capacità di adattarsi perfettamente a impianti ortopedici, sistemi di somministrazione di farmaci, chirurgia invasiva e stent intravascolari. Altre applicazioni includono l’integrazione in sensori e attuatori per tecnologie sismiche e aerospaziali. Le attività progettuali hanno posto le basi per lo sviluppo di strumenti di modellizzazione macroscopica accurati e affidabili in grado di determinare le proprietà delle SMA e di consentire la progettazione di dispositivi innovativi basati su queste tecnologie. Tali strumenti dovrebbero aiutare gli scienziati a risolvere problemi ingegneristici nel settore biomedico in scala reale ai fini dell’ottimizzazione dei processi produttivi delle leghe a memoria di forma.