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Mechanics and multi-physics of phase transformations in shape memory alloys under extreme dynamic environments

Descrizione del progetto

Analisi delle leghe a memoria di forma sotto shock

Le leghe a memoria di forma (SMA) sono in grado di modificare radicalmente la loro struttura atomica in risposta a stimoli esterni. Passando da una fase strutturale all’altra, questi materiali sono in grado di assorbire enormi quantità di energia o generare potenza meccanica, il che li rende indispensabili per la prossima generazione di sistemi energetici sostenibili e hardware per lo spazio profondo. Tuttavia, la nostra comprensione delle SMA è limitata. Il progetto MultiPhaseXtrM, finanziato dal CER, mira a definire questa frontiera studiando le SMA in ambienti dinamici estremi. Il progetto sottopone queste leghe a impatti multiasse che raggiungono pressioni fino a 10 GPa in pochi miliardesimi di secondo. Si tratta di un’analisi approfondita della cinetica fondamentale che regola il riassetto degli atomi quando vengono spinti ai loro limiti assoluti.

Obiettivo

Efficient power generation/absorption will remain a crucial aspect of disruptive technology in a society with rising energy demands for sustenance (e.g. power generation) to scientific curiosity (e.g. space exploration). Multi-functional shape memory alloys (SMAs) form the core of many such technological breakthroughs. The multi-functionality of SMAs originates from solid-solid phase transformations, i.e. changes in the atomic lattice structure, driven by local mechanical, thermal or magnetic fields. Project MultiPhaseXtrM identifies a radically different and unexplored regime for the operation of SMAs — large, multiaxial dynamic impact and shock stresses (up to 10 GPa) within short time scales (down to nanoseconds), referred to as “extreme dynamic environments”. Exploiting multi-physical coupling in SMAs under these extreme conditions could scale up their power conversion capabilities by orders of magnitude.

Two broad scientific questions form the core of Project MultiPhaseXtrM: (1) How do thermodynamic states evolve in SMAs under extreme dynamic environments and coupled thermal/magnetic fields? (2) How do these states drive the evolution of phase transformations at short time scales? Dynamic impact experiments and high-speed instrumentation, developed in house, will probe this multi-scale behavior in single-crystal SMAs under carefully-controlled strain rates and multi-axial stress states, while advancing experimental science towards resolving short length and time scales, simultaneously. Multi-scale data sets will be analysed within continuum theoretical frameworks to discover the kinetic laws for phase transformations across the range of multi-physical conditions explored. The impact of this program will extend beyond, from designing multi-ferroic SMAs with programmable multi-functionality under these extremes, to understanding the role of stress-induced phase transformations in dynamic material strength, material synthesis and extreme geological events.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2025-STG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

ECOLE POLYTECHNIQUE
Contributo netto dell'UE
€ 2 416 978,00
Indirizzo
ROUTE DE SACLAY
91128 PALAISEAU CEDEX
Francia
Regione
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 2 416 978,75

Beneficiari (1)