Il progetto ICEBERG (Improved elastoCaloric Effect BEyond tRaditional thermal management) ha ottenuto un finanziamento nell’ambito del bando PRIN (Progetti di Rilevante Interesse Nazionale). Questa iniziativa di ricerca innovativa punta a sviluppare leghe a memoria di forma (SMAs) di nuova generazione con proprietà elastocaloriche migliorate, aprendo la strada a sistemi di refrigerazione allo stato solido più efficienti e innovativi.

Le SMAs sono materiali funzionali che subiscono una trasformazione di fase martensitica indotta dallo stress, rendendoli particolarmente adatti alle applicazioni di raffreddamento elastocalorico. Negli anni, la ricerca è passata dagli intermetallici binari NiTi a sistemi ternari e quaternari più complessi, oltre a leghe a base di rame e leghe magnetiche. Il progetto ICEBERG si concentra sul miglioramento dell’effetto elastocalorico esplorando nuove leghe ternarie e quaternarie basate sul sistema NiTi.

Guidato da gruppi di ricerca del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Dr. Elena Villa) e del Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano (Prof. Riccardo Casati), ICEBERG sfrutterà tecniche di lavorazione all’avanguardia per sviluppare e ottimizzare questi materiali avanzati. Lingotti in scala ridotta saranno prodotti mediante rifusione ad arco sotto vuoto e successivamente trasformati in nastri e fili. La loro composizione chimica e microstruttura verranno ottimizzate per massimizzare l’efficienza dell’effetto elastocalorico, valutata attraverso indicatori di prestazione chiave come la variazione di temperatura, il cambiamento di entropia e il coefficiente di prestazione.

Il progetto esplorerà anche la manifattura additiva come metodo alternativo per la produzione di materiali elastocalorici. Le tecniche di fabbricazione convenzionali affrontano spesso sfide come l’elevato incrudimento, la limitata lavorabilità e l’usura eccessiva degli utensili, che rendono difficile la lavorazione delle SMAs. ICEBERG punta a superare questi ostacoli attraverso la fusione laser a letto di polvere (LPBF), permettendo la produzione di componenti near-net shape con geometrie complesse e maggiore efficienza di raffreddamento. Un innovativo metodo di screening basato sulla miscelazione delle polveri faciliterà lo sviluppo di nuove leghe ottimizzate per la manifattura additiva.

L'obiettivo finale del progetto ICEBERG è realizzare refrigeratori allo stato solido con elevati rapporti superficie-volume, sfruttando le capacità uniche della manifattura additiva per migliorare lo scambio termico e le prestazioni elastocaloriche. Collegando la scienza dei materiali con le tecnologie di produzione avanzate, ICEBERG mira a stabilire un nuovo standard nel settore della refrigerazione basata su SMAs.

Grazie alle competenze complementari nei settori della metallurgia, delle leghe a memoria di forma e della manifattura additiva, i team di ricerca del CNR e del Politecnico di Milano sono pronti a portare la tecnologia di raffreddamento elastocalorico oltre i limiti attuali. Il successo di ICEBERG può dare un contributo significativo allo sviluppo di soluzioni di refrigerazione ecologiche ed energeticamente efficienti, riducendo la dipendenza dai metodi di raffreddamento tradizionali e dal loro impatto ambientale.