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Polymer molecular modeling at integrated length/time scales

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Una sfera di cristallo per le proprietà dei polimeri

Grazie alla loro natura multifunzionale, i polimeri sono la spina dorsale dell'industria manifatturiera. Un gruppo di scienziati ha messo a punto un pacchetto software che permette di selezionare il tipo di polimero in base alle proprietà richieste dal progettista.

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La struttura e le funzione dei polimeri permettono una varietà di usi praticamente infinita, dalle parrucche sintetiche al vasellame che resiste al calore, e ai tubi di scarico. I cambiamenti che intervengono quando il materiale viene sottoposto a pressione, temperatura, luce, forze magnetiche ed elettriche influenzano le macroproprietà dei polimeri, così come il loro comportamento quando vengono dissolti in un solvente e la loro reattività chimica. Per modificare tali proprietà, gl'ingegneri chimici usano vari sistemi, inclusi cambi nell'identità del monomero, nella lunghezza della catena, nella ramificazione e nella composizione dei rami, o nel grado di cristallinità. Il risultato è una caotica scelta di materiali per i produttori. Il progetto europeo PMILS si è riproposto di rendere più facile la vita degl'industriali che usano polimeri. I partner hanno progettato strumenti di modellizzazione che, grazie a software innovativi, consentono di prevedere le prestazioni dei polimeri e i meccanismi interessati. Più in dettaglio, un gruppo di scienziati che partecipavano al progetto ha messo a punto il CAPD (Computer Aided Polymer Design), che analizza le proprietà desiderate dall'utilizzatore e fornisce un output in termini di unità polimeriche necessarie, loro numero, e dettagli sulla ramificazione, incluse lunghezza e peso molecolare. In tal modo fornisce agl'ingegneri di produzione una lista di polimeri idonei, che possono poi essere testati per arrivare alla scelta finale del polimero. Sono stati sviluppati due strumenti, uno per elaborare previsioni sulle proprietà e un secondo per elaborare le strutture molecolari del prodotto chimico. Il CAPD, basato su Windows e quindi semplice, ha un'interfaccia di facile uso. È in grado di contribuire a sviluppare il polimero perché permette al progettista di concentrarsi sui candidati più promettenti per arrivare a una produzione di successo. Ulteriori perfezionamenti della tecnologia dovrebbero consentire allo strumento di fornire risultati più specifici.

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