• REFERENTI:
  ADELAIDE NESPOLI
  SIMONE PITTACCIO
  AUSONIO TUISSI
  

• SEDE:
  LECCO
  

Questo laboratorio dispone di un ampio parco di software e strumentazioni per la progettazione e caratterizzazione funzionale di varie tipologie di prototipi. Il laboratorio è costituito da banchi di lavoro con sistema di controllo Labview, alimentatori, sistemi di raffreddamento, bagni termostatati, camera climatica termostatata, celle di carico e sistemi LVDT e RVDT per approntare diversi tipi di set-up sperimentali, set-up per misure contro vincolo fisso e per test a fatica.
Questo laboratorio è integrato dall’officina meccanica in cui si può disporre di torni e frese per la preparazione di particolari prototipali e/o supporti e componenti per i setup sperimentali di caratterizzazione (anche integrabili nella strumentazione di caratterizzazione standard).
Per le fasi di progettazione sono disponibili sistemi CAD 3D per il disegno e la prototipazione virtuale, una piattaforma Comsol per la modellazione matematica multifisica, piattaforme Labview e Matlab per la simulazione e il controllo di processi e dispositivi e per l’analisi di segnali e biosegnali. Inoltre il laboratorio include una stampante 3D per la realizzazione di componenti plastici in ABS e dotazione di base per la costruzione di sistemi di attuazione, sensoristica e dispositivi.

• REFERENTI:
  STEFANO BOLDRINI
  

• SEDE:
  PADOVA
  

Vengono eseguite caratterizzazioni elettriche di diversa natura, principalmente su materiali a conduzione ionica e su materiali termoelettrici, nonché su dispositivi basati su questi materiali.
Per i materiali a conduzione ionica, utilizzati ad esempio per celle a combustibile o membrane ceramiche per la separazione di gas, si utilizzano tipicamente la Spettroscopia di Impedenza e curve I-V per studiare elettroliti o celle/semicelle montate in un apposito test rig che permette di controllare la temperatura (fino a 1100°C). Un’apposita linea di alimentazione dotata di mass-flow controller e umidificatori permette il controllo dell’atmosfera (o delle atmosfere ossidante/riducente nel caso delle celle) usata per le misure. Le misure vengono eseguite tipicamente con un Potenziostato/Galvanostato.

La caratterizzazione funzionale dei materiali termoelettrici avviene attraverso la misura della conducibilità termica (Laser Flash Thermal Diffusivity) e delle loro proprietà elettriche, conducibilità elettrica e potere termoelettrico o coefficiente di Seebeck. Queste ultime sono effettuate con un apparato appositamente progettato e costruito presso i nostri laboratori che permette la determinazione simultanea delle due grandezze. La misura, tipicamente effettuata in atmosfera inerte, è possibile fino ad alta temperatura (800 °C ). Le misure di conducibilità elettrica sono eseguite mediante una configurazione strumentale a quattro fili utilizzando un generatore Keithley 6221 accoppiato ad un Nanovoltmetro 2182, che viene usato anche per la misura coefficiente di Seebeck. La strumentazione e il processo di misura sono controllati via LabView attraverso una piattaforma CompactRio.

Ulteriori stazioni di test sono state sviluppate per la misura della resistenza di contatto e per il test di moduli termoelettrici. Nella prima una microsonda in carburo di tungsteno (controllata con movimentazione micrometrica e microscopio stereoscopico), misura la resistenza in configurazione a 4 fili al variare della posizione della sonda, permettendo ad esempio la determinazione della resistenza di contatto tra il materiale termoelettrico e un elettrodo. La stazione di test per moduli termoelettrici consente invece di misurare le proprietà elettriche (potenza elettrica) e termiche (flusso di calore attraverso il modulo) di dispositivi sottoposti ad un gradiente di temperatura, permettendo la determinazione della loro efficienza di conversione termoelettrica. I moduli, con dimensioni massime di 60 mm di lato, vengono inseriti tra un riscaldatore, che consente di arrivare a circa 600 °C, e un lato freddo raffreddato ad acqua. La pressione meccanica esercitata sul modulo è controllata con apposite celle di carico. Un array di termocoppie sulla colonna viene utilizzato per la misura del flusso di calore. Tutto l’apparato è inserito in una camera da vuoto che permette di effettuare test in vuoto o atmosfera inerte. Una finestra trasparente nell’infrarosso permette infine di monitorare le misure tramite termografia.
Nel laboratorio sono inoltre possibili una serie di altre misure elettriche, come ad esempio misure a 4 punte collineari, con tecnica di Van der Pauw, misure di costante dielettrica, determinazione dei portatori tramite misure di Hall, etc.

• REFERENTI:
  STEFANO BOLDRINI
  FILIPPO AGRESTI
  

• SEDE:
  PADOVA
  

Il metodo laser flash consente di misurare la diffusività termica (a) di un materiale allo stato solido o liquido. Un impulso laser (Nd:Glass) viene inviato sulla superficie piana del campione. Il calore si propaga lungo il suo spessore con conseguente aumento della temperatura alla superficie opposte. Maggiore è la diffusività termica del materiale e più veloce sarà la diffusione del calore al detector. Un detector ad infrarossi (InSb) registra le variazioni di temperatura in funzione del tempo. Dall’andamento del profilo di temperatura si ricava il valore di diffusività termica. E possibile ricavare attraverso metodi di calcolo comparativi il calore specifico (C_p)di un campione se la misura viene registrata contestualmente con uno standard a C_p noto. Dalla relazione λ=a*Cp*ρ si ottiene la conducibilità termica λ, nota la densità ρ del campione.
Il sistema può contenere campioni solidi di varie dimensioni (dischi da 1 o ½ pollice di diametro o da 10 mm di diametro o quadrati da 10 mm di lato).
I range di temperatura coperti variano da temperatura ambiente fino a 1100°C con la possibilità di lavorare anche in atmosfera inerte o in vuoto.
Per una maggiore precisione nella determinazione della diffusività termica dei liquidi è stato progettato e realizzato un dispositivo fotoacustico. Questo sistema permette misure fino alla temperatura di 75°C ma risulta essere più sensibile rispetto a tecniche più tradizionali. Infatti la stima della diffusività termica è svincolata dalla misura assoluta dello spessore di liquido, ma dipende dalla sua variazione durante la misura. Il detector è una camera fotoacustica alla quale è connesso un microfono ad alta sensibilità.

• REFERENTI:
  EVA SANTINI
  FRANCESCA RAVERA
  LIBERO LIGGIERI
  

• SEDE:
  GENOVA