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