Alla sezione Ingegneria dei Materiali del Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università di Trento si svolgono attività di ricerca scientifica di base e di ricerca applicata di interesse industriale col chiaro obiettivo di sviluppare materiali e processi a supporto dell’innovazione tecnologica. L’approccio alla ricerca è quello dello studio teorico e sperimentale delle correlazioni tra struttura, proprietà e processo produttivo dei materiali e dei prodotti industriali.
Per sviluppare una ricerca così, il Dipartimento ha da tempo impostato una strategia basata sia sugli investimenti per il personale e per il consolidamento della dotazione strumentale; sia sul potenziamento della Scuola di Dottorato di ricerca in Materials, Mechatronics and System Engineering e sulla sua internazionalizzazione. Di particolare rilievo è l’attività di un Laboratorio tecnologico che si è dotato di apparecchiature di processo dei materiali, di tipo industriale o semi-industriale, adatte allo sviluppo di applicazioni nuove fino al livello di prototipo o pre-serie, e di apparecchiature di analisi e caratterizzazione per lo sviluppo e la qualificazione di prodotti industriali, per favorire le attività di trasferimento tecnologico.
Le attività di ricerca comprendono i temi principali dell’ingegneria dei materiali: dalla produzione e ottimizzazione di nuovi materiali, alle loro applicazioni strutturali e funzionali, fino al più recente mondo dei nanomateriali e delle nanotecnologie, rivolte ai più disparati ambiti applicativi.
«Da anni all’Università di Trento – sottolinea Alessandro Pegoretti, professore di Scienza dei Materiali e Tecnologia al Dipartimento di Ingegneria Industriale – conduciamo attività di ricerca nel settore dei materiali compositi, con particolare attenzione alle problematiche di adesione fibra-matrice. Si tratta di un ambito molto delicato perché coinvolge tante competenze diverse: fisiche, chimiche, ingegneristiche. Infatti nel nostro gruppo le attività di ricerca spaziano dalla messa a punto di processi chimici, all’utilizzo di numerose tecnologie di trasformazione e tecniche di misura, alla modellazione dei comportamenti osservati».
Ed è in questa prospettiva che si colloca l’ultimo interessante risultato, che è stato presentato sulla rivista scientifica Progress in Materials Science, giornale di particolare impatto per il settore scientifico di riferimento. L’articolo ha per titolo “Recent advances in fiber/matrix interphase engineering for polymer composites” e fa il punto sui recenti sviluppi (dall’anno 2000) conseguiti nell’ambito della ricerca internazionale nel campo dell’ingegnerizzazione delle proprietà dei materiali compositi per applicazioni industriali tramite la modifica controllata dell’interfase fibra/matrice. Vengono poi descritte le caratteristiche dei nuovi polimeri compositi messi a punto a Trento e gli step del progresso ingegneristico che ha permesso di modificarne in maniera controllata le proprietà.
I nuovi polimeri sono frutto del lavoro di ricerca di un gruppo guidato da Pegoretti, col quale hanno collaborato gli altri due autori dell’articolo: József Karger-Kocsis, docente alla Budapest University of Technology and Economics, che l’anno scorso era stato visiting al Dipartimento trentino; e Haroon Mahmood, attualmente studente del citato corso di dottorato in Materiali, Meccatronica e Ingegneria dei Sistemi.
L’innovazione riguarda dei polimeri rinforzati di nuova generazione per l’industria manifatturiera, soprattutto quella aeronautica e degli autoveicoli. La loro caratteristica innovativa principale è di garantire una migliore aderenza tra strati, che però non impedisca di scomporli nel momento dello smaltimento differenziato. Si tratta di materiali che alle funzioni strutturali (rigidezza e resistenza) possano affiancare anche prestazioni funzionali, quali ad esempio la capacità di cambiare forma sotto l’impulso di stimoli esterni (morphing), di segnalare la presenza di difetti o di autoripararsi se danneggiati (self-healing).
«C’è molta richiesta – aggiunge Pegoretti – di nuovi materiali da parte dell’industria manifatturiera che ha l’esigenza di realizzare componenti sempre più leggeri e resistenti. Molti dei progetti di ricerca ai quali lavorano i nostri dottorandi sono infatti finalizzati a realizzare nuovi materiali compositi a matrice polimerica ottenuti combinando le caratteristiche di fibre di rinforzo tradizionali, quali vetro e carbonio, a quelle di nanocariche di ultima generazione, quali nanoparticelle vetrose o ceramiche, nanotubi di carbonio e grafene».