Nuovi componenti per materiali compositi più sicuri nel settore aeronautico
L’industria areonautica utilizza un numero sempre maggiore di materiali compositi, grazie alla loro migliore resistenza e al peso ridotto. In aggiunta, a differenza dei metalli, questi materiali possono subire una formatura caratterizzata da un design complesso e più efficiente a livello aerodinamico. Tuttavia, sono cattivi conduttori di calore (o freddo) e di elettricità. Di conseguenza, possono bruciare facilmente, rilasciando gas tossici e fumi, consentendo al tempo stesso la formazione di ghiaccio. La protezione dal ghiacciamento viene solitamente messa in atto mediante una rete metallica o un foglio integrati nella struttura, mentre la protezione contro gli incendi viene attuata con rivestimenti isolanti. Il progetto LAYSA (Multifunctional layers for safer aircraft composites structures), finanziato dall’UE, ha sviluppato un nuovo strato che protegge sia dal ghiaccio che dal fuoco, consentendo inoltre il monitoraggio delle condizioni strutturali. Il lavoro ha avuto inizio con la definizione delle specifiche dell’utente finale, seguita dalla preparazione e dalla caratterizzazione delle diverse formulazioni e combinazioni di nanomateriali. Per produrre i prototipi selezionati, il team di ricerca LAYSA ha preparato e fornito queste materie prime necessarie, vale a dire dispersioni per nano-rinforzo, film di resina con drogaggio a livello nanometrico e buckypaper (fogli sottili di nanotubi di carbonio). I partner del progetto hanno predetto il comportamento elettrotermico, la risposta meccanica e le prestazioni di rilevamento per i sistemi in materiale polimerico nano-rinforzato. Ciò è stato possibile incorporando le relazioni tra strutture con scala di grandezza nanometrica e proprietà su macro-scala, all’interno di modelli multiscala. In aggiunta, è stata considerata la modellizzazione della perforazione dovuta a incendio, su un pannello di materiale composito. Una volta che i materiali e i processi più promettenti sono stati identificati, gli scienziati hanno ottimizzato il concetto multifunzionale e il processo di fabbricazione. Il progetto ha assistito alla realizzazione di due dimostratori per convalidare i vari processi. I dimostratori e i prototipi sono stati sottoposti a test e valutazioni con metodi accurati. Infine, è stata effettuata una valutazione tecnica e commerciale dei prodotti per valutare la possibilità di trasferimento su applicazioni industriali. Gli sforzi del progetto LAYSA dovrebbero fornire strutture per velivoli multifunzionali e ad alte prestazioni, basate su innovativi nanocompositi con conducibilità termica ed elettrica e capacità di rilevamento eccezionali. Gli elementi strutturali consentiranno la protezione termica e il monitoraggio strutturale in un unico sistema, per l’ottenimento di aerei più sicuri, più leggeri e con bassi consumi di carburante ed energia.
Parole chiave
Velivolo, materiali compositi, LAYSA, protezione dal ghiaccio e dagli incendi, monitoraggio strutturale, buckypaper
