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

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
Nanocompozitele cu materiale auxetice si nanotuburi de carbon sunt materiale noi, de mare performanta in controlul vibratiilor si al zgomotului. Materialele auxetice admit un coeficient Poisson negativ (metale cubice moleculare si spume) , si au un comportament bizar deoarece expandeaza atunci cand sunt intinse. Nanotuburile de carbon au avantajul alunecarii la interfetele nanotub-nanotub si nanotub-polimer, imbunatatind amortizarea structurala fara alterarea proprietatilor mecanice sau a integritatii structurale. Caracterizarea nanocompozitelor este esentiala pentru cercetatorii si producatorii de nanomaterial, in particular pentru IMM-uri, prin punerea la dispozitie a unei cunoasteri avansate in caracterizarea nanomaterialelor.
Limitarile instrumentatiei si a metodelor existente (nanoindentarea) sunt : calculul modulului de elasticitate si a duritatii se realizeaza numai pentru materiale izotrope si liniare, fara sa se obtina informatii privind proprietatile elasto-vascoase si de amortizare.
Caracterizarea amortizarii este o problema deschisa fiind limitata de o intelegere incompleta a proprietatilor la nanoscara. Metodele existente esueaza la acest nivel si nu pot prezice amortizarea, deoarece nu sunt luate in consideratie fenomene precum energia discontinua de legatura adeziva, histerezis, difuzie, fluaj, dislocatii, forfecarea atomica, curgere plastica, relaxare, gradienti de temperatura.
Acest proiect este capabil sa depaseasca aceste limitari prin avansarea unei idei noi privind nanoinstrumentatia si modelarea amortizarii la diferite scari metrice.
Proiectul este conceput pe 3 ani, cu accent pe: 1) Auxeticitate- ideie noua pentru nanocompozite; 2) Nanotuburi de carbon-materiale cu mare capacitate de amortizare; 3) Nanocompozite cu incluziuni auxetice si nanotuburi de carbon; 4) Concept nou pentru testarea prin nanoindentare, 5) Studii de caz: Nanocompozite, Nanopanouri acustice.
Scopul proiectului

Proiectul se focalizeaza pe:

(1) dezvoltarea unei teorii noi de caracterizare a amortizarii compozitelor nanostructurate si de asemenea, a proprietatilor lor elastice si vascoelastice, bazate pe teorii nelocale si teoria solitonilor. Aceasta teorie va sta la baza dezvoltarii unei noi tehnici de nanoindentare si masurare care sa conduca la dezvoltarea unei instrumentatii noi de nanoindentare adecvate pentru masurarea capacitatii de amortizare la nanoscara;

(2)arhitecturarea si avansarea unor noi nanocompozite si materiale nanostructurate bazate pe materiale auxetice si nanotuburi de carbon cu proprietati croite la cerere, cu aplicatii la reducerea si controlul vibratiilor si zgomotului.

Ca studii de caz: cresterea capacitati de amortizare a structurilor ingineresti prin utilizarea materialelor auxetice si a nanotuburilor de carbon, controlul vibratiilor si a zgomotului, nanocompozite, panouri sonice

Obiectivele si Activitatile Proiectului:

An	Etapa	Obiective		Activităţi
2007	Unică	1.O noua cunoastere si concept privind corelatia dintre proprietati si nanostructura materialelor, in detaliu, prin combinatia dintre sinteza, masuratori ale proprietatilor mecanice, examinarea nanostructurii si modelare. Organizare, plan de lucru si managementul proiectului		1.1. Identificarea parametrilor nanostructurali si construirea legilor constitutive nelocale de tip elastic si vasco-elastic. Stagii de cercetare.
				1.2. Analiza conceptelor de nanostructurare a sistemelor compozite alcatuite din materiale diferite. 1.3. Planul de lucru si managementul proiectului pe perioada a trei ani in detaliu.
		2. Dezvoltarea capabilitatilor tehnologice ale metodei nelocale Preisach-Tzitzeica ca baza pentru caracterizarea amortizarii prin nanoindentare.		2.1. Definirea unei probleme inverse pentru determinarea parametrilor nanostructurali din analiza datelor experimentale existente in literatura privind nanoindentarea.
				2.2.Cuplarea analizei nelocale de tip Eringen cu metoda Preisach de analiza a histerzisului si cu teoria pseudosuprafetelor Tzitzeica cu curbura negativa. 2.3. Modele de caracterizare a proprietatilor elastice si vasco-elastice ale materialelor prin nanoindentare.

An	Etapa	Obiective	Activităţi
2008	Etapa unica	1. Metoda noua de caracterizare a amortizarii prin nanoindentare.	1.1. Studiul capacitatii de amortizare a materialelor la diferite scari metrice
			1.2. Metode macroscopice de caracterizare a amortizarii. 1.3. Adaptarea metodei nelocale Preisach-Tzitzeica la caracterizarea amortizarii prin nanoindentare
		2. O ideie noua: auxeticitatea aplicata nanocompozitelor in scopul cresterii capacitatii de amortizare.	2.1. Modelarea materialelor auxetice.
			2.2. Legi constitutive nelocale. 2.3. Analiza capacitatii de amortizare a materialelor auxetice.
		3. Nanotuburi de carbon : materiale noi cu capacitate mare de amortizare.	3.1. Modelarea nanotuburilor de carbon
			3.2. Analiza capacitatii de amortizare a nanotuburilor de carbon.

An	Etapa	Obiective			Activităţi
	Intermediara	1. Nanocompozite pe baza de nanotuburi de carbon			1.1.Nanocompozite cu nanotuburi de carbon
2009		2. Folii nanocompozite cu incluziuni de materiale auxetice si nanotuburi de carbon			2.1. Material cu arhitectura noua cu materiale auxetice si nanotuburi de carbon.
					2.2. Studiul proprietatilor elastice si vasco-elastice ale materialelor auxetice si nanotuburilor de carbon 2.3. Modele de folii nanocompozite cu incluziuni de materiale auxetice si nanotuburi de carbon.
		3. Un nou concept privind nanoindentarea capabil sa masoare proprietati elastice, vasco-elastice si amortizare			3.1. Modelarea nanocontactelor si a fenomenului de nanoindentare cu indentere avand forme diferite.
					3.2. Includerea in teorie a fenomenelor care insotesc nanoindentarea la diferite scari metrice. 3.3.Teorii cuplate atomistic-continue de simulare a nanoindentarii. Stagii de cercetare
	Finală an	1. Integrare si design tehnologic a nanoinstrumentatiei virtuale pentru masurarea proprietatilor elastice si vasco-elastice ale materialor si softul corespunzator.			1.1. O problema inversa de identificare a proprietatilor elastice, vasco-elastice si de amortizare a unui material nanostructurat.
					1.2. Experimente de nanoindentare simulate realist pe computer (I. Model).

An	Etapa	Obiective	Activităţi
2010	Unică	1. Studiu de caz: nanopanouri acustice cu materiale auxetice si nanotuburi de carbon integrate	1.1. Experimente de nanoindentare simulate realist pe computer (II. Program). 1.2. Model computational pentru masurarea proprietatilor elastice si vasco-elastice ale materialelor 1.3. Modelarea nanopanourilor acustice ca materiale compozite.
			1.4. Arhitectura de integrare in panou a incluziunilor de material auxetic si nanotuburi de carbon. 1.5. Determinarea proprietatilor acustice ale nanopanourilor prin nanoindentare.
		2. Validarea analitica si tehnologica a nanoinstrumentului virtual (rezultate studiu de caz, experimente virtuale, interpretari de date, comparatii)	2.1. Analiza reducerii vibratiilor si a zgomotului a nanopanourilor auxetice cu nanotuburi de carbon.
			2.2. Experimente virtuale si comparatii ale rezultatelor studiului de caz cu datele experimentalke existente in literatura. 2.3. Concept final si configurarea nanoinstrumentului virtual de indentare