Progettazione strutturale dei materiali polimerici
Grazie all'enorme varietà delle proprietà fisiche che li caratterizza, i materiali polimerici, in forma di fibre, elastomeri, adesivi e rivestimenti, trovano applicazioni in campi che vanno dai prodotti più comuni a quelli più insoliti. Le proprietà finali dei materiali dipendono inevitabilmente non solo dalla composizione chimica del polimero, ma anche dalla sua struttura e conformazione fisica. La modellizzazione digitale su computer è diventata un valido strumento per capire il rapporto tra proprietà macroscopiche e struttura molecolare dei materiali. L'obiettivo finale del progetto PMILS era quello di ottenere, grazie a strumenti avanzati di modellizzazione, una conoscenza completa dei meccanismi responsabili del comportamento macroscopico dei materiali polimerici, rendendo così possibile plasmarne l'architettura molecolare per soddisfare le esigenze industriali di dispositivi medicali, apparati elettronici, linee di distribuzione dell'energia e telecomunicazione. Con il coordinamento dell'università tecnica di Madrid, i partner del progetto PMILS hanno messo in comune la propria esperienza nel campo degli strumenti di modellizzazione e dei metodi sperimentali, e hanno sviluppato un approccio olistico alla modellizzazione dei materiali polimerici. Nel corso del progetto, l'applicabilità del codice software integrato si è talmente generalizzata da permettere di prevedere le proprietà macroscopiche di un'ampia gamma di materiali polimerici. Per generarne la struttura, sono stati stimati i dati quantitativi sul comportamento elastico dei polimeri, e in particolare le proprietà meccaniche dei polimeri anisotropici, ricorrendo a simulazioni della dinamica molecolare e di Monte Carlo. I calcoli di chimica quantistica, combinati con i metodi più avanzati di modellizzazione degli atomi, hanno inoltre permesso una migliore comprensione del complesso comportamento dei poliamidi. La diffusione di piccole molecole dissolte nelle matrici polimeriche di architetture molecolari variabili è stata studiata con un dettaglio mai raggiunto prima, grazie a tecniche di contributo di gruppo. La modellizzazione di morfologie multiscala nei materiali polimerici, a partire dalle descrizioni della loro costituzione molecolare, rappresenta un eccitante nuovo sviluppo dell'analisi computazionale del trattamento dei polimeri. Completando i precedenti sforzi basati su tecniche di simulazione più convenzionali, potrà dimostrarsi un valido strumento per i produttori di materiali polimerici interessati a migliorare le caratteristiche del prodotto finale.
