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Training Network for Self-Healing Materials: from Concepts to Market

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Un passo avanti verso la commercializzazione di materiali autorigenerantii

Un’iniziativa dell’UE ha valutato il potenziale tecnico e di mercato per l’autorigenerazione di vari materiali.

Economia digitale
Tecnologie industriali
Ricerca di base

Alcuni tipi di materiali sintetici, ampiamente indicati come materiali autorigeneranti, sono progettati per riparare le crepe e altri difetti a livello chimico, nelle loro strutture. Il progetto SHEMAT, finanziato dall’UE, ha studiato questi materiali a fini della commercializzazione. I partner del progetto hanno realizzato l’autorigenerazione su vari materiali, al fine di commercializzarne gli sviluppi. Sono stati inoltre creati dei metodi standardizzati per la caratterizzazione del potenziale di autorigenerazione. L’attenzione è stata posta su quattro tipi di materiali: polimeri, composti di polimeri rinforzati con fibra, cemento e ceramica. In tutto, attraverso la formazione e distaccamenti, 11 dottorandi e 4 studenti post-dottorato hanno contribuito attivamente al progresso scientifico e all’avanzamento degli approcci disponibili per gli effetti di autorigenerazione, in una vasta classe di materiali. Tre scuole di formazione sono state organizzate per lo sviluppo, la valutazione, la commercializzazione e la sostenibilità dei materiali autorigeneranti. Gli scienziati hanno presentato soluzioni pratiche per i diversi rivestimenti caratterizzati da autorigenerazione a base di microcapsule o polimeri superassorbenti. Gli ionomeri disponibili a livello commerciale hanno dimostrato un potenziale come additivi nelle schiume per pneumatici. Per i polimeri derivanti da materie prime, l’approccio supramolecolare basato sul legame idrogeno è stato trasferito con successo ai sistemi epossidici e ai loro compositi. Questi hanno dimostrato che gli additivi con funzioni di autorigenerazione e dettagli di design tipicamente presenti nelle strutture di rinforzo, dimostrano di avere una grande promessa. Anche lo sviluppo di un calcestruzzo autorigenerante per il mercato, utilizzando batteri/spore protetti da trasportatori porosi o auto-protetti, ha dimostrato dei progressi. La riduzione biologica di nitrati ha dimostrato di essere un percorso efficace ed eco-sostenibile per la nutrizione. Il team SHEMAT ha studiato due diverse classi di materiali ceramici. La ceramica MAX-fase è stata sviluppata e testata sia in condizioni di laboratorio che in ambiente industriale. È stata ottenuta un’ossiceramica in grado di riparare le cricche in modo autonomo, mediante drogaggio con particelle a base di carburo, con conseguente recupero completo. Ulteriori risultati dimostrano che la valutazione di autoriparazione del restauro meccanico richiede set di parametri flessibili e armonizzati, per diverse classi di materiali. Sono stati sviluppati e realizzati nuovi metodi di prova per determinare quantitativamente le proprietà meccaniche dopo la guarigione dai danni controllati, per le diverse classi di materiali. Con la realizzazione di funzionalità di autorigenerazione per materiali diversi, gli esiti del progetto SHEMAT dovrebbero accelerare il trasferimento di tale tecnologia ai prodotti commerciali. Gli sforzi del progetto contribuiranno anche all’accettazione e al più ampio sfruttamento commerciale dei materiali autorigeneranti.

Parole chiave

Materiali autorigeneranti, SHEMAT, polimeri, compositi, ceramica

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