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PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
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Parole Chiave
MAGNETO-ELASTICITÀ; ISTERESI; SENSORI IN FIBRA OTTICA; CONTROLLO DI SISTEMI CON ISTERESI; DISPOSITIVI INTELLIGENTI; RETICOLI DI BRAGG

Materiali Magneto-Elastici e Sensori Optoelettronici: Integrazione di Tecnologie per la Realizzazione di Attuatori e Sensori "Smart".

Università degli Studi del Sannio di Benevento
Abstract
La combinazione di materiali innovativi con la tecnologia dell'informazione permette di realizzare dispositivi che reagiscono e si adattano ai cambiamenti dell'ambiente circostante ("intelligenti"). Tali dispositivi, utilizzano materiali piezolelettrici, magnetostrittivi, leghe a memoria di forma. In particolare, alcuni dei suddetti materiali, di più recente sviluppo, presentano elevate forze esplicate e notevoli accoppiamenti magneto-elastici e suscitano interesse in diversi settori tecnologici (robotica, ingegneria aerospaziale, etc.).
Inoltre, tali materiali, correlando grandezze magnetiche e meccaniche, permettono anche di sviluppare diverse tipi di sensori, promettenti in molti campi avanzati della tecnologia (avionica, automazione, etc.) Tra questi, i sensori multipunto di campo magnetico sono quelli che suscitano il maggiore interesse.
Un elemento cruciale, sia nella catena di controllo di un attuatore che nella realizzazione di sensori di campo, è la rilevazione della deformazione del materiale. I sensori in Fibra ottica (FOS) ed i reticoli di Bragg in particolare, con le loro caratteristiche d'elevata sensibilità, basso ingombro, ridotta intrusività ed immunità alle interferenze, facilità di multiplexing, sembrano ideali per tali scopi.

Le proprietà dei moderni materiali ad elevato accoppiamento magneto-elastico e le interessanti proprietà degli FBG, giustificano ulteriori ricerche sia di carattere fisico-modellistico dei materiali sia >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Antonello CUTOLO Università degli Studi del SANNIO di BENEVENTO
Obiettivo del Programma di Ricerca
Il progetto si pone come obiettivo la valutazione dell'impiego di materiali ad elevato accoppiamento magneto-elastico (MST, MSMA, etc), integrati con la tecnologia dei sensori in fibra ottica (FOS) e, in particolare, con i Reticoli di Bragg (FBG), per la realizzazione di attuatori intelligenti e sensori di campo ad alte prestazioni, capaci così di rispondere alle esigenze di industrie ad elevato contenuto tecnologico. Tali settori industriali, dovendo far fronte a vari e difficili problemi che spaziano dal controllo attivo delle vibrazioni, all'attuazione di precisione (in campo biomedico, aerospaziale e automotive), alla sensoristica avanzata, spingono la ricerca a guidare, in questo campo, una rapida evoluzione attraverso l'opportuna integrazione di tecnologie.

La realizzazione di un tale progetto, che parte dall'analisi delle proprietà dei materiali e si concretizza nella realizzazione di archetipi dimostratori, in grado, da un lato, di mostrare le caratteristiche e le funzionalità di un attuatore intelligente e, dall'altro di evidenziare le potenzialità di sensori di campo avanzati e distribuiti in una rete, mette in gioco competenze nei settori della fisica della materia, delle misure di precisione, della modellistica elettromagnetica, dell'optoelettronica e dei controlli automatici e, pertanto, richiede l'integrazione ed il coordinamento di diverse competenze disciplinari presenti nelle diverse unità operative coinvolte.

Lo sviluppo del >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Premessa

La magnetostrizione [1] è un fenomeno noto da oltre 150 anni e consiste nella deformazione di materiali, come il ferro, in risposta a campi magnetici applicati. Tuttavia, a causa dell'esiguità della deformazione, il fenomeno non ha avuto significative applicazioni, fino all'avvento, negli anni '70, dei primi materiali artificiali, caratterizzati da magnetostrizioni migliaia di volte superiori a quelle dei materiali fino allora conosciuti. Tali materiali, detti a magnetostrizione gigante (GMM), [2] hanno stimolato moltissimo la ricerca tecnologica in questo settore. Infatti, la disponibilità, dagli inizi degli anni '80, di materiali a magnetostrizione gigante, come il Terfenol-D, o più recentemente, altri materiali con accoppiamenti magneto-elastici ancora più consistenti, ma fondati su processi fisici diversi dalla classica magnetostrizione (le leghe a memoria di forma controllate in campo magnetico, Ni-Mn-Ga) ed il contemporaneo incremento delle capacità di calcolo, con la conseguente possibilità di realizzare efficienti algoritmi di controllo, ha dato luogo ad un crescente interesse applicativo per questi materiali.

Nei suddetti materiali [1, 2], una variabile meccanica (forza o deformazione) è controllata da un campo magnetico applicato; inoltre, si manifestano forze di notevole intensità, con elevato rapporto potenza/peso ed una rilevante rapidità di risposta in termini dinamici. Tali proprietà possono essere sfruttate nella >>>