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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • ELECTRICITY
  • PHYSICS
    • MEASURING (counting G06M); TESTING
      • MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES (measuring physical variables of any kind by conversion into electric variables, see Note (4) following the title of class G01; measuring diffusion of ions in an electric field, e.g. electrophoresis, electro-osmosis G01N; investigating non-electric or non-magnetic properties of materials by using electric or magnetic methods G01N; indicating correct tuning of resonant circuits H03J3/12; monitoring electronic pulse counters H03K21/40; monitoring operation of communication systems H04)
Classificazione geografica
Bibliografia
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[40] on web at http://ndeaa.jpl.nasa.gov/nasa-nde/lommas/eap/EAP-web.htm
Parole Chiave
MATERIALI INTELLIGENTI; IDENTIFICAZIONE; MODELLI ANALITICI; STRATEGIE DI CONTROLLO; IPMC; SENSORI; ATTUATORI

Sensori, Attuatori e Sistemi per il Controllo di Movimentazione basati su materiali IPMC (Ionic Polimer Metal Composites)

Università degli Studi di Catania
Abstract
Il programma di ricerca si propone di sviluppare innovazioni tecnologiche relative alla fabbricazione di materiali IPMC (Ionic Polymer-Metal Composites), metodologie per la loro caratterizzazione, strumenti hardware, software e strategie di controllo per la progettazione e realizzazione di sistemi basati su tali materiali.
Gli IPMC sono nuovi composti polimero-metallo di crescente interesse sia in applicazioni robotiche, per l'implementazione di attuatori di movimento con caratteristiche simili a fibre artificiali che emulano i muscoli biologici, sia nel campo delle misure, per la realizzazione di sensori di movimento. Essi, infatti, risultano essere particolarmente leggeri, si deformano in modo non rigido se soggetti a basse tensioni elettriche (dell'ordine dei Volt) e viceversa producono delle tensioni se meccanicamente stimolati. La comprensione dei fenomeni coinvolti nella conversione elettromeccanica di energia può servire a tradurre le potenzialità di tali materiali in attività di ricerca mirata alla costruzione di dispositivi innovativi in cui funzioni di attuazione e di sensing possono essere integrate in un unico materiale.
A tal fine, gli aspetti scientifici più rilevanti del progetto di ricerca proposto vertono nell'organizzare in maniera sistemistica:
1. le innovazioni tecnologiche introdotte nella realizzazione di componenti IPMC,
2. la caratterizzazione e la modellizzazione dei componenti,
3. una metodologia generale di >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Luigi FORTUNA Università degli Studi di CATANIA
Obiettivo del Programma di Ricerca
Il programma di ricerca si prefigge di raggiungere i seguenti obbiettivi:
1. introdurre alcune modifiche nella procedura standard di fabbricazione dei materiali IPMC, in modo da migliorarne le prestazioni in termini di ripetibilità e forza sviluppata;
2. proporre strategie innovative per la caratterizzazione elettromeccanica e la modellizzazione, orientata al controllo, di componenti IPMC sia come sensori che come attuatori;
3. sviluppare strategie di controllo distribuito per sistemi di movimentazione concepiti con componenti IPMC;
4. identificare procedure standard per la progettazione e la caratterizzazione di sistemi integrati costruiti dall' assemblaggio di componenti IPMC;
5. realizzazione di prototipi e validazione delle prestazioni ottenute.

Inoltre e' prevista la possibilita' di trasferimento delle tecnologie adottate, sia per quanto riguarda i materiali utilizzati che gli strumenti sviluppati, verso piccole e medie imprese operanti nei settori della sensoristica e dello sviluppo di nuovi sistemi di attuazione e di controllo.

Per raggiungere i precedenti obbiettivi verranno adottate procedure metodologiche innovative.
In particolare, relativamente al primo punto si studieranno gli effetti degli agenti disperdenti (additivi) e della loro concentrazione nel corso dei processi riduttivi per arrivare ad un'ottimizzazione della densità di forza degli IPMC; si proveranno processi di co-riduzione >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Negli ultimi decenni grande interesse si è sviluppato verso il progetto e la realizzazione di sensori ed attuatori di movimento da includere nel corpo umano. Tale applicazione impone una serie di vincoli ai dispositivi: il livello dell'alimentazione, la biocompatibilità, la leggerezza, etc. Diversi campi di ricerca come ingegneria, biomedicina, robotica, stanno investendo grosse somme di denaro e tempo nello studio di nuovi materiali che possano soddisfare le richieste di leggerezza, biocompatibilità, velocità. Inoltre essi devono essere attivati da basse tensioni, a basso consumo di potenza, sviluppare adeguate forze, capaci di lavorare in ambienti umidi. I materiali disponibili sul mercato non soddisfano la maggior parte di questi requisiti. Una valida alternativa è data dai polimeri elettro-attivi (EAP). La struttura chimica di questi materiali intelligenti permette loro di deformarsi sotto l'effetto di un campo elettrico. Gli EAP lavorano anche in modo inverso: generano una tensione se sollecitati meccanicamente. I due fenomeni fanno degli EAP buoni candidati come sensori ed attuatori innovativi. Agli EAP appartengono gli IPMC (Ionic Polymer Metal Composites), membrane di polimeri ionici con metallo nobile depositato su entrambe le superfici. Gli IPMC emergono per la loro semplice procedura di fabbricazione, la possibilità di essere tagliati in ogni forma e dimensione, la loro leggerezza, le ampie deformazioni a fronte di tensioni di attivazione molto basse. In più gli >>>