Ha preso il via il progetto THERMODUST "A paradigm shift for the future's thermal management devices through radical innovation in new materials and additive manufacturing", finanziato nell'ambito del programma di ricerca Horizon Europe dall'European Innovation Council (EIC). Il progetto riunisce cinque partner: Trinity College Dublin (IE, coordinatore), Politecnico Milano (Dipartimento di Meccanica), University OF Twente (NL), University of Barcelona (ES) e Institute Josef Stefan (SI). Tema del progetto è lo sviluppo di materiali innovativi, basati sull'utilizzo di polveri metalliche rese funzionali con materiali 2D (tipo grafene), da utilizzare per la costruzione di elementi che permettano una efficace gestione dei flussi termici al fine migliorare le prestazioni termiche rispetto ai sistemi attuali fino al 40%. Tali materiali potranno dare un importante contributo alla riduzione delle emissioni, alla sostenibilità ambientale del sistema industriale e al raggiungimento della neutralità ambientale dell'Unione Europea nel 2050. Il progetto è di grande impatto in diversi settori strategici, quali l'elettronica, l'industria aerospaziale e le automobili elettriche, le cui prestazioni sono condizionate dalle condizioni ambientali e dalle conseguenti modalità di scambio termico. Tale obiettivo potrà essere raggiunto attraverso il raggiungimento di alcuni obiettivi parziali: la definizione di un processo per la dispersione dei materiali 2D in polveri metalliche, la completa caratterizzazione microstutturale, meccanica e termica dei nuovi materiali e lo sviluppo di un modello che permetta di prevederne le proprietà, l'applicazione a casi pratici di interesse, quali i sistemi di raffreddamento dei componenti elettronici, le batterie elettriche delle automobili e dei sistemi aerospaziali.
Il ruolo del team del Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano, guidato da Sara Bagherifard, è principalmente legato allo sviluppo del processo “additive” per la costruzione dei componenti a partire dalle polveri frese funzionali e alla caratterizzazione meccanica dei materiali sviluppati.
Per quanto riguarda il processo, si farà riferimento al cold spray, tecnica additiva allo stato solido, basata sull’utilizzo dell'energia cinetica delle polveri accelerate a velocità supersoniche attraverso gas in pressione preriscaldato. Questo processo permette, non prevedendo la fusione delle polveri, di preservare le caratteristiche delle stesse e consente una elevata efficienza unitamente a un alto tasso di deposizione (fino a 25 kg/h). Al riguardo si prevede lo sviluppo di modelli numerici del cold spray che possano guidare verso la scelta ottimale dei parametri di processo in funzione delle proprietà delle polveri utilizzate.
Per quanto riguarda la caratterizzazione microstrutturale e meccanica, verranno considerati tutti gli aspetti di interesse, a partire dalla proprietà delle polveri fino ai manufatti costruiti, per la valutazione del comportamento nelle condizioni di funzionamento previste nei sistemi di scambio termico. Fatica termica, usura a temperatura elevata, resistenza statica, stabilità delle proprietà di scambio termico in funzione dei cicli di lavoro, saranno investigate nei laboratori DMEC, in stretta collaborazione con i partner del progetto.
THERMODUST è iniziato ufficialmente il 1 novembre 2022 e avrà una durata di quattro anni, durante i quali vi terremo aggiornati sugli sviluppi e sui risultati raggiunti.