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MODELLI ED APPLICAZIONI NANOTECNOLOGICHE PER COMPONENTI ELETTROMAGNETICI INNOVATIVI

L'attività di ricerca proposta riguarda:a) la messa a punto e la caratterizzazione EM di compositi per applicazioni strutturali aeronautiche in cui viene migliorata la schermatura elettromagnetica e la protezione alle scariche atmosferiche con l'introduzione di cariche nanometriche di carbonio nella matrice epossidica saldante.b) la caratterizzazione elettromagnetica di celle di misura basate su elettrodi interdigitali di dimensioni microscopiche finalizzate allo strudio di strati sottili di nanocariche di carbonio;c) la caratterizzazione elettromagnetica in DC e in AC a bassa frequenza di strati sottili di nanocariche di carbonio attraverso elettrodi interdigitali al fine di studiare i meccanismi di trasporto;d) lo sviluppo di modelli e metodi di simulazione multiscala in grado di portare in conto le proprietà nanostrutturali e di interazione sulle prestazioni funzionali dei dispositivi in cui essi sono utilizzati, sfruttando i risultati dei punti b) e c).In particolare, per quanto riguarda il primo punto, sarà effettuata la caratterizzazione delle proprietà elettriche e/o dielettriche in continua ed in bassa frequenza in funzione del campo elettrico e della temperatura. Verranno considerati compositi ottenuti dall'unione di più strati di fibre di carbonio con l'ausilio di matrice epossidica mediante tecnica di liquid infusion. La matrice epossidica sarà caricata con nanotubi di carbonio in percentuale tale da superare la soglia di percolazione elettrica. Verranno considerate configurazioni di compositi al variare del numero di strati di fibre di carbonio per indagare l'influenza di tale numero sulla conduzione elettrica "anisotropica" che si otterrà. L'analisi delle proprietà elettriche sarà correlata alle caratteristiche morfologiche al fine di ottenere una accurata descrizione dei modelli di trasporto e analizzare la dipendenza dei parametri caratteristici delle leggi che descrivono la conducibilità alla soglia di percolazione. Particolare attenzione sarà rivolta ai parametri incerti e alla loro influenza sulle prestazioni attese per realizzare un'analisi finalizzata alla sintesi. Al fine di entrare nel dettaglio dei meccanismi di conduzione che si hanno nelle reti di nanocariche viene proposto l'acquisto di una probe station per la caratterizzazione di un sistema di elettrodi interdigitali che formano canali microscopici in cui depositare strati sottili di nanocariche definiti nel secondo punto. La caratterizzazione così ottenuta permetterà di definire celle di prova a dimensione variabile che consetiranno la misura della conducibilità elettrica di strati sottili di nanocariche come descritti al punto c).Nello studio dell'impiego di dispositivi basati su strutture nanometriche come i CNT, al fine di valutare il vantaggio dell'interazione con la materia alle dimensioni tipiche delle molecole, verranno impiegati modelli agli elementi finiti in grado di prendere in considerazioni, sia nello spazio che nel tempo, comportamenti EM non sempre basati sulla fisica classica e tipicamente non lineari. In questo contesto verranno considerati anche modelli elettrofisiologici di cellule e di tessuti biologici come particolari “materiali”. Verranno considerati incerti e analizzate le dipendenze dalla forma d'onda dello stress nonché dalle caratteristiche EM dei materiali. In particolare saranno considerati quali stress i campi elettrici di ampiezza dell'ordine dei MV/m di durata dei nanosecondi di recente introduzione nell'ambito dell'elettroporazione cellulare.L'originalità della ricerca proposta risiede nella continua interazione modello-misura-modello che può indirizzare la progettazione di un componente innovativo ma che al contempo contribuisce ad accrescere la conoscenza nell'ambito dei fenomeni fisci non classici che intercorrono nell'ambito delle nanotecnologie.