Proiect 106/2007, cod cncsis 247/2007 director proeict dr. Ligia Munteanu Titlul proiectului caracterizarea bazata pe cunoastere a capacitatii de amortizare a nanocompozitelor din materiale auxetice si nanotuburi de carbon rezumat

Piata de indentere in Europa este in pierdere datorita competitiei cu US care vand mai ieftin, si unde piata de nanoindentere se dezolta cu repeziciune, explodand in bani reali. Compania Minnesota Hysitron company (fondata de Wyrobek in 1993) a primit un prim grant pentru a fabrica un nanoindenterde la guvernul federal, in valoare de $70,000 in 1993, si de atunci compania s-a dezvoltat vertiginous – de la mai putin de $700,000 venit in 1995 la mai mult de $6 milioane venit in 2000 si la $14 milioane venit in 2005, si mai mult de $45 milioane venit in 2006. Trebuie sa specificam ca tehnologia curenta nu este calabila sa evalueze si sa prezica capacitatea de amortizare a unei structuri sau material deoarece nanoindenterele conventionale sunt utilizate pentru a caracteriza doar proprietatile elastice ale materialelor [3]. Caracterizarea amortizarii materialelor este o problema deschisa, fiind limitata de o intelegere incompleta si o cunoastere incompleta a proprietatilor materiaellor la nanoscara. Metodelke existente esueaza in regim nanoscopic si nu pot prezice amortizarea, deoarece fenomene importante nu sunt luate in consideratie. Acest proiect este conceput pe 3 ani cu principala tinta catre IMM-uri. Inovatia si ideia noua consta in proiectarea virtuala a unui nou nanoindenter capabil sa masoare proprietatile elastice si viscoelastice a nanomaterialelor, in special capacitatea de amortizare. Aceasta inovatie este de natura nanotehnologica fiind adresata nano-manufacturii sub forma unui sistem inteligent de interes pentru testarea materialelor din industria nanotehnologica. Pasii care conduc la realizarea obiectivelor inovative ale proiectului sunt : ▪ dezvoltarea unei noi metode bazata pe o tehnica noua de nanoindentare ▪ dezvoltarea unui concept nou de nano-instrumentatie care sa fie capabila sa masoare proprietatile elastice si vascoelastice ale materialelor, cu predilectie asupra testarii capacitatii de amortizare la nanoscara si desigur un nou software. Rezultatul asteptat este conceperea si proiectarea virtuala a unui nou nanoindenter de mare intere4s pentru IMM-uri, care sa marcheze cea de a doua generatie de sisteme si instrumente de nanoindentare, operand in regim nano- si microduritate si extinzand capabilitatile de testare a primnei generatii de instrumente. De ce este amortizarea importanta? Amortizarea este fenomenul prin care energia mecanica se disipa in sistemele dinamice. Cunoasterea capacitatii de amortizare a unui material este importanta in utilizarea si testarea materialelor noi inovative, a echipamentelor de control, reducere si suprimare a vibratiilkor si a zgomotului [4]. De ce avem nevoie de un nou echipament pentru caracterizarea amortizarii? Rezultatele recente in imbunatatirea si optimizarea amortizarii nanomaterialelor la nivel nanoscopic, raporteaza noi structuri care sunt utilizate la scara larga in aplicatii aerospatiale si marine datorita rigiditatii lor specifice, a rezistentei mari si a capacitatii de reducere sau suprimare a zgomotului.
Conceptul acestei propuneri reprezinta o noua viziune privind nanomaterialele cu proprietati acustice deosebite care permit o mai buna absorbtie a zgomotului, si care rezulta si continua foarte recentele rezultate stiintifice in domeniul nanopanourilor acustice inteligente. Aceasta propunere este focalizata pe avansarea unei noi metode si a unui nou nanoinstrument de testare care sa sa fie capabile sa caracterizeze proprietatile nanopanourilor acustice inteligente, in scopul controlului local al zgomotului in spatii umane si generarea unei zone linistite in avioane, vehicule si in arii de manufactura foarte zgomotoase. Nanopanourile sunt realizate din folii nanocompozite (NF) si sisteme micromecanice (MEMs) bazate pe senzori acustici si de vibratie. Nanocompozitele NF contin incluziuni puternic integrate de materiale auxetice si nanotuburi de carbon. Materialele auxetice au coeficientul Poisson negativ si expandeaza atunci cand sunt supuse la intindere sau compresiune, fenomen de interes practic in suspendarea zgomotului. Nanotuburile de carbon au avantaje directe in cresterea capacitatii de amortizare prin alunecarea interfaciala nanotub-nanotub si nanotub-polimer, fara sacrificarea proprietatilor mecanice sau a integritatii structurale. Caracterizarea NF este esentiala atat pentru cercetatori cat si pentru producatorii de nanomaterial, in particular pentru IMM-uri, pentru a deveni constienti de cunoasterea starii actuale a instrumentelor de testare si a noilor tehnici de caracterizare a materialelor nanostructurate.
Proiectul se bazeaza pe o noua viziune privind caracterizarea amortizarii prin metode teoretice si computationale avansate, care sa asigure intelegerea relatiei dintre amortizare, nanocontact si indentare. Indentarea este insotita de o serie de fenomene raportate experimental dar neexplicate de teoriile existente. Nucleul proiectului consta in clarificarea acestor fenomene (ENERGIA DISCONTINUA DE LEGATURA ADEZIVA, HISTERESIS, DIFUZIE, FLUAJ, DISLOCATII, FORFECAREA ATOMICA, CURGERE PLASTICA, RELAXARE, GRADIENTI DE TEMPERATURA). Progresul stiintei materialelor este strans legat de achizitionarea de metode de modelare puternice si riguroase care fac posibila examinarea structurii atomice si electronice la nivel nanometric. Echipamentul virtual, conceptul de proiectare este capabil sa controleze procesele pe un domeniu large de scari metrice, de la scara atomica la scara macroscopica, fiind desemnat sa aiba o rezolutie inalta si sensibilitate crescuta. In crearea si descoperirea de noi materiale, acest nanoinstrument este capabil de manipularea si controlul capacitatii de amortizare a materialelor la nivel atomic.