Tecnologie dei materiali
Le attività ENEA relative alla Scienza e Tecnologia dei Materiali consistono principalmente in ricerca applicata per la realizzazione di nuovi materiali e di nuovi componenti a supporto di tecnologie energetiche in un’ottica di sviluppo economico sostenibile.
Le attività sono svolte presso vari Centri ENEA e presso alcune Società Partecipate.
Presso i laboratori del Centro Ricerche Casaccia la Divisione Tecnologie e processi dei materiali per la sostenibilità sviluppa conoscenze, mette a punto tecnologie e realizza prototipi dimostratori. Le infrastrutture tecniche in dotazione vengono altresì utilizzate per attività di servizio tecnico-scientifico a supporto della produzione industriale e della Pubblica Amministrazione.
Le principali linee di ricerca e sviluppo riguardano:
- lo sviluppo e la qualificazione di materiali per componentistica nucleare da fissione e da fusione
- lo sviluppo di materiali per la filiera dell’ idrogeno e delle celle a combustibile
- lo sviluppo e la realizzazione di componenti ottici e la loro integrazione in strumenti di misura, sorgenti laser, dispositivi per missioni spaziali
- lo sviluppo di metodologie di qualificazione, di prova e di caratterizzazione in un ampio spettro di settori industriali, e per la salvaguardia del patrimonio artistico ed edilizio
- lo sviluppo di materiali per alleggerimenti strutturali nel settore dei trasporti
- lo sviluppo di materiali e tecnologie per la sensoristica ambientale
- l’utilizzo di metodologie ICT per la realizzazione di reti di laboratori virtuali e la condivisione di strumentazione scientifica avanzata.
Le competenze tecnico scientifiche dell’Unità comprendono:
- La qualificazione di materiali e componenti attraverso:
- Prove meccaniche
- Prove climatiche
- Prove di sollecitazione dinamica
- Prove di compatibilità elettromagnetica
- Prove di irraggiamento gamma
- La sintesi di materiali e nanomateriali mediante:
- Metodologie chimiche
- Meccanosintesi e processamento meccanico ad alta energia
- Sintesi chimica da fase vapore di nanostrutture a base carbonio
- Deposizione da fase vapore per realizzazione di componenti ottici
- Scarica ad arco
- Nanofabbricazione e nanomanipolazione
- La caratterizzazione di materiali mediante metodologie di:
- Metallografia e microscopia ottica
- Microscopia elettronica a Scansione ed in Trasmissione
- Spettroscopia elettronica XPS ed Auger
- Controlli non distruttivi
- Diffrazione di Raggi X
- Spettroscopie termiche (DTA, DSC….)
- Spettroscopia ottica anche risolta in tempo
- Spettroscopia Raman
- Lo sviluppo di tecnologie inerenti:
- Metodologie di giunzione ad elevata densità di energia
- Sintesi di materiali metallici cellulari
- Lo sviluppo e la qualificazione di sensori e di materiali sensibili
- Lo sviluppo di metodologie di calcolo per:
- Lo sviluppo di codici di simulazione comportamentale e strutturale mediante dinamica molecolare classica e quantistica
- Il calcolo strutturale ad elementi finiti.
Presso i Centri ENEA di Brindisi, Faenza, Portici e Trisaia, operano le Divisioni - Fotovoltaico e Smart Network, Produzione Conversione e Usi Efficienti dell'Energia e Tecnologie e processi dei materiali per la sostenibilità esse sono dotate di competenze, attrezzature e attività nei seguenti settori della scienza e tecnologia dei materiali:
- sviluppo di tecniche di sintesi e di applicazioni di: materiali nano-fasici, film sottili, ricoperture, alle tecnologie energetiche ed ai dispositivi per il monitoraggio ambientale, arricchite da una particolare dotazione di tecniche di prova e di analisi
- sintesi e trattamento di materiali ceramici monolitici e compositi per la realizzazione di componenti e prove e lo sviluppo della loro ingegnerizzazione, con enfasi speciale sui rapporti con le imprese
- sviluppo dei materiali funzionali, in particolare polimerici o molecolari, per la realizzazione di dispositivi non fotovoltaici anche di notevole complessità, come ad esempio sorgenti di luce innovative a basso consumo, integrando le tecnologie dei semiconduttori organici e dei film sottili.
- utilizzo di sorgenti ad elevata densità di energia per la saldatura di componenti per il settore dei trasporti, servizi di metrologia alle imprese.
In particolare la Divisione Tecnologie e processi dei materiali per la sostenibilità svolge attività di ricerca e sviluppo ed effettua servizi qualificati, avvalendosi delle seguenti competenze:
- Sintesi e sviluppo di materiali ceramici monolitici, rivestimenti e compositi per applicazioni strutturali e funzionali; sviluppo dei relativi processi di produzione fino alla fabbricazione di prototipi e piccole serie
- Ingegnerizzazione e trasferimento tecnologico di processi e componenti innovativi
- Qualificazione termomeccanica di materiali e componenti in condizioni standard ed in condizioni simulanti quelle di esercizio
- Caratterizzazione microstrutturale e chimico-fisica di materiali ceramici, compositi, metallici avanzati, nonché biomasse e fertilizzanti organici
- Supporto e consulenza alle industrie per l'innovazione di processi e prodotti, servizi alla PA
L'obiettivo prevalente del trasferimento tecnologico è l'ottimizzazione dell’efficienza dei processi di produzione e delle prestazioni dei prodotti, il conseguimento della sostenibilità ambientale ed economica e l'incremento della sicurezza. Le attività di ricerca sono orientate allo sviluppo di prodotti ad elevato contenuto tecnologico. I settori applicativi sono i seguenti:
- produzione di energia:
- incremento dell’efficienza dei processi tradizionali e riduzione delle emissioni di gas serra
- produzione di energia da fonti rinnovabili
- trasporti:
- incremento della sicurezza, delle prestazioni e dell’efficienza
- riduzione dei consumi e delle emissioni
- edilizia e costruzioni:
- incremento della sicurezza, dell’affidabilità e della resistenza ad eventi incidentali delle costruzioni
- durabilità dei materiali, risparmio energetico e sostenibilità ambientale degli edifici
- altri settori industriali:
- nuovi prodotti e processi per l’industria ceramica, meccanica, chimica, energetica, biomedica, aeronautica, automobilistica, manufatturiera, agroalimentare, etc.
- incremento dell’efficienza dei processi produttivi e della sostenibilità economica ed ambientale.
Per maggiori informazioni: materiali.sostenibilita.enea.it
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Tavole vibranti
Test dinamici con tavole vibranti simulanti un terremoto su un modello in scala di edificio reale (ENEA Casaccia)
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Nanowalls
“Nanowalls” di carbonio e nanoparticelle di platino aggregate a formare elettrodi per celle a combustibile (ENEA Casaccia)
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Microscopio Tecnai
Microscopio elettronico analitico in trasmissione Tecnai G2 F30 (ENEA-Brindisi)
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Composito ceramico
Composito ceramico rinforzato a fibra lunga ottenuto per infiltrazione chimica da fase vapore (ENEA-Faenza)
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Camere pulite film
Camera pulite per la realizzazione di dispositivi basati su film sottili e nanomateriali (ENEA-Portici)
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Postazioni saldatura laser
Postazione di lavoro per saldatura laser ad alta energia (ENEA-Trisaia)