Descrizione del progetto
Affrontare le sfide ingegneristiche del cambiamento di fase indotto dalla luce per i processi su scala nanometrica
Il cambiamento di fase indotto dalla luce (CFID) ha diverse applicazioni nei processi industriali di settori non correlati, come la produzione additiva (PA), la nanomedicina (NM) e l’energia solare (ES). Oltre alle difficoltà dovute alla sua natura multiscala, il CFID è complicato ulteriormente dalle sue caratteristiche multifisiche che innescano interazioni intense tra luce e assorbitore. Il progetto NanoLPC, finanziato dal CER, si propone di superare queste sfide fondamentali legate alla formazione e al controllo del CFID. In primo luogo, studierà i meccanismi del CFID attraverso esperimenti su scala nanometrica e svilupperà una piattaforma di modellazione multiscala per consentire la progettazione e l’ingegnerizzazione di CFID. Inoltre, eseguirà analisi applicative per le funzioni progettate in ES, NM e PA. Nel complesso, NanoLPC migliorerà la comprensione del CFID in relazione alla termodinamica e al trasferimento di calore, fornendo indicazioni preziose per le applicazioni future.
Obiettivo
Light-induced phase change (LPC) is the unifying theme underpinning many apparently non-related processes in i) additive manufacturing (AM) for metals where laser induced vaporisation and the formation of keyhole porosity is a major limiting factor for 3D printing, ii) nanomedicine (NM) where laser induced nanobubble dynamics and associated shockwave effect is powerful for malicious cell destruction, and iii) solar energy (EN) where direct steam /vapor production from bulk and surface fluid is a promising technology for power and clean water solutions. In addition to the challenging multiscale nature of phase change, LPC add further complexities by introducing the multiphysics nature due to strong light-absorber interactions.
We will tackle the fundamental challenge of the formation and control of LPC and develop a physics-based platform, supported by multiscale experimentation and multiscale simulation, as the tool to design and engineer LPC as innovative mechanism for in situ process steering and control. Five work programs are designed focusing on two complementary paradigms: i) fundamental studies for enhancing LPC mechanism understanding via developing physics-informed multiscale modelling validated by dedicated nanoscale experiments, and ii) application studies for engineering LPC for designed functions towards EN, NM and AM respectively. Many breakthroughs beyond state-of-art work are expected, such as i) the establishment of a unique multi-physics and multiscale LPC simulation platform; ii) the revelation of LPC mechanisms by sub 100 nm experiments with localized temperature and nanobubble dynamics measurement; and iii) the reverse engineering of LPC to maximize solar vapor production, inhibit keyhole pore formation and control nanobubble shockwave effects. The project will not only advance LPC understanding in the domain of Thermodynamics and Heat Transfer, but also transfer the developed expertise into emerging applications.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP.
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Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsIstituzione ospitante
80333 Muenchen
Germania