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Interphase characterization and study of structure-property relations of fibre-reinforced polymers

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Polimeri più leggeri rinforzati con fibre

L'Unione europea, sostenitrice attiva del Vertice sulla Terra di Rio de Janeiro e della relativa Agenda per lo sviluppo sostenibile, ha appoggiato numerosi progetti volti all'attuazione dei principi sanciti a Rio. In uno di tali progetti, l'UE ha previsto la necessità di sviluppare nuovi materiali compositi polimerici che offrissero la stessa resistenza dei materiali comunemente usati pur essendo più leggeri.

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I materiali polimerici rinforzati con fibre sono composti da almeno due tipi diversi di polimeri, uno particolarmente robusto e l'altro con proprietà meccaniche di elasticità e flessibilità. Unendo i due polimeri si eliminano i difetti intrinseci di ciascuno di essi e si ottiene un nuovo materiale di robustezza uguale o superiore ai materiali comparabili attualmente in uso, ma più leggero. La funzionalità dei polimeri così creati dipende dall'impiego di vari sistemi di prova delle caratteristiche superficiali attive del materiale composito, come ad esempio i legami covalenti, e dei criteri di rottura. Oltre alle proprietà intrinseche dei due polimeri è importante la resina adoperata per legarli, che deve mostrare ottime caratteristiche di adesione. Ciò richiede ulteriori prove, per le quali si è utilizzato il nuovo microscopio a scansione a forza atomica (AFM), che consente di misurare il modulo di Young delle interfacce del polimero composito. Finora sono stati ottenuti buoni risultati da vari laboratori, ciascuno dei quali ha adottato metodi di test diversi. Inoltre, varie ricerche hanno confermato i risultati relativi alla forza di adesione dei sistemi a matrice di fibre e i dati sono comparabili da un laboratorio all'altro. La rete di interfase offre vari modi per affrontare i problemi di interfase e interfaccia attinenti ai compositi; quanto ai risultati relativi al modulo di Young, potranno essere adoperati in un secondo tempo per migliorare la modellazione. Gli altri aspetti su cui gettare luce sono la riduzione dei dati e l'identificazione dei problemi derivanti dalle proprietà non lineari, elastoplastiche e/o di elasticità/flessibilità, mentre sono necessarie altre ricerche per valutare i legami reversibili e l'eventuale dissociazione dei legami. Nel prossimo futuro il progetto si propone di verificare la relazione sforzo-deformazione tra le resine e i compositi. Questi ulteriori risultati daranno agli scienziati informazioni sufficienti per comprendere meglio la compatibilità complessiva delle strutture composite e analizzare in modo più approfondito la loro riduzione dei dati. I risultati finora ottenuti hanno condotto a una determinazione fotoelastica collaborativa del progetto dell'interfaccia e della matrice tra MMSC e US, mentre sono in corso discussioni tra Twaron BV e MMSC, IPF e Calipso BV per una possibile collaborazione.

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