L’ottimizzazione dei processi appare sempre più necessaria per la progettazione e lo sviluppo di materiali con nuove ed elevate funzionalità in grado di operare senza eccessivi danneggiamenti e per un tempo significativo in condizioni di funzionamento estremamente aggressive quali quelle degli impianti di termovalorizzazione, i sistemi per il solare termodinamico, i sistemi a combustibile fossile, i sistemi nucleari innovativi (GEN-IV LFR, ADS). Nella progettazione e sviluppo di nuovi prodotti, la modellizzazione computerizzata risulta un approccio particolarmente attuale ed efficace ma il raggiungimento degli obiettivi in tale settore è ancora ostacolato da una mancanza di dati di input affidabili per le simulazioni numeriche e fra questi giocano un ruolo chiave i dati delle proprietà termofisiche in fase liquida che per molti sistemi metallici non sono ancora disponibili o sono scarsamente affidabili, anche a causa della complessità tecnico-metodologica di misura. In tale contesto si inserisce l’azione di ricerca internazionale promossa da ESA (Agenzia Spaziale Europea) con l’intenzione di colmare in parte queste lacune, ponendosi come obiettivo lo studio e l'accurata determinazione delle proprietà termofisiche principali (densità, tensione superficiale, viscosità, etc.) di alcuni sistemi di materiali metallici complessi di interesse industriale, effettuando anche esperimenti in condizioni di microgravità, sia su razzi sonda, sia sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS), al fine di ottenere dati più riproducibili e affidabili.
In vista di una risposta ottimale in termini di materiali al problema della funzionalità di componenti complessi, si deve tener conto che in essi coesistono fasi e strutture differenti tra loro collegate meccanicamente o mediante processi chimico-fisici in grado di risolvere i problemi di compatibilità alle interfacce, funzionalità alle condizioni richieste e caratteristiche di superficie adeguate all'impiego. Per l’ottimizzazione di tali processi risulta di grande interesse la quantificazione dell’influenza delle atmosfere ossidanti. Infatti, il grado di ossidazione dei sistemi metallici in fase liquida si riflette sulla qualità del prodotto finale, in termini di microstruttura, adesione, proprietà meccaniche e conduzione. Ne consegue che la valutazione della sensibilità alla contaminazione da gas reattivi dei sistemi metallici ad alta temperatura tramite modelli di trasporto all'interfaccia metallo liquido/gas e la loro validazione diventa preminente. Tali argomentazioni risultano validi, in particolare nella progettazione di nuove leghe di saldatura e/o brasatura.
Nell’ambito della caratterizzazione di materiali per l’energia, le competenze relative ai metalli liquidi sono state indirizzate alla qualificazione di materiali strutturali per i reattori di quarta generazione e per i sistemi per la trasmutazione, con particolare attenzione allo sviluppo del reattore veloce refrigerato a piombo (LFR), oggetto delle attività svolte nell’ambito di svariati progetti EURATOM. L’analisi del comportamento alla corrosione di differenti materiali strutturali (acciai martensitici ed austenitici, acciai ODS) a contatto con Pb e/o lega eutettica Pb-Bi liquidi, ha fino ad oggi permesso un’adeguata selezione di materiali e procedure.