Leghe a memoria di forma, il progetto BioSMA

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Le leghe a memoria di forma sono materiali che recuperano la forma iniziale se sottoposti a un ciclo di riscaldamento e raffreddamento opportuno. Hanno caratteristiche che lasciano a bocca aperta perché in alcuni regimi di temperature sono elastici come le gomme, possono quindi essere deformati ma recuperare la forma originale.

Inoltre, alcune leghe a memoria di forma sono ferromagnetiche, con deformazioni che possono essere attivate a distanza mediante l’imposizione di un campo magnetico. Questi materiali trovano applicazione in ambiti anche molto distanti, tra cui sensoristica, antisismica, aerospaziale la biomeccanica, dalle protesi vascolari alle guide medicali, fino agli apparecchi ortodontici.

Il progetto BioSMA si è concentrato sulla possibilità di modellizzare matematicamente alcuni aspetti del comportamento delle leghe a memoria di forma tutt’ora poco compresi e di grande rilevanza applicativa. Ci si è occupati della modellazione dell’accoppiamento degli effetti meccanici e termoelastici, dei fenomeni di fatica e danneggiamento e dell’effetto ferromagnetico. In tutti questi diversi ambiti si è puntato a ottenere un modello macroscopico che permettesse di raggiungere sufficiente accuratezza rispetto alla riproduzione delle risultanze sperimentali e che allo stesso tempo offrisse la possibilità di uno studio matematico rigoroso. Chiave è stata l’estensione ai materiali a memoria di forma di alcune proposte modellistiche originate nella teoria dei continui inelastici (modellizzazione matematica del comportamento dei solidi che restano deformati) e, parallelamente, mediante lo sviluppo di tecniche di analisi matematica e numerica dedicate.

Il progetto è stato sviluppato dal 2008 al 2013 presso l’Istituto di matematica applicata e tecnologie informatiche ‘E. Magenes’ del Cnr di Pavia e ha impegnato un team di 13 ricercatori provenienti da 5 paesi diversi oltre a 20 collaboratori internazionali. I prodotti della ricerca sono stati raccolti in 41 pubblicazioni su rivista e in 4 volumi.

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