Modelli materiali dall'atomo ai compositi
I materiali polimerici, tra i quali vi è l'onnipresente plastica, sono alla base di una serie praticamente infinita di prodotti e componenti, dall'elettronica di consumo alla strumentazione spaziale. Combinando la plastica con la nanotecnologia, i compositi polimerici riempiti con nanoparticelle (NP) potrebbero rivoluzionare il settore. È essenziale comprendere dettagliatamente il rapporto struttura-funzione e controllare la dispersione di NP nella matrice polimerica. Le prove suggeriscono che le NP possono ridurre la viscosità per una versione redditizia del processo di stampaggio a iniezione. Le NP hanno anche interessanti proprietà termiche, meccaniche, elettriche e magnetiche che potrebbero creare nuovi prodotti innovativi se l'interazione particella-matrice viene controllata. Alcuni scienziati hanno avviato il progetto NANOMODEL ("Multi-scale modeling of nano-structured polymeric materials: From chemistry to materials performance"), finanziato dall'UE, per fornire gli strumenti di modellazione necessari. Il successo del progetto deriva dalla collaborazione fruttuosa sugli strati di modellazione multi-scala e su un ciclo di feedback per la sperimentazione e la convalida del modello. Gli scienziati hanno sintetizzato i polimeri rilevanti per il settore con NP integrate con superficie modificata e li hanno caratterizzati. I dati sono stati inseriti nei modelli in fase di sviluppo, il software commerciale è stato modificato con sviluppi metodologici rilevanti. Il confronto tra le caratterizzazioni sperimentali dei materiali con il modello prodotto ha dimostrato il successo dei metodi di simulazione applicati nel descrivere il comportamento dei nanocompositi. Inoltre il diagramma di accoppiamento del metodo ad elementi finiti di dinamica molecolare (MD-FEM) sviluppato dovrebbe essere uno strumento importante per lo sviluppo di materiali razionali.
