I materiali intelligenti rispondono sui componenti compositi per offrire la gamma di proprietà desiderate, tuttavia, in qualche modo, gli attuali processi di produzione non si sono sviluppati dalla fine degli anni '60. Il progetto FIBRALSPEC ha cercato di rendere questi più aggiornati, affrontare i problemi di sostenibilità, mentre migliora le prestazioni.

La progettazione di strutture composite, soprattutto quelli che utilizzano fibre di carbonio, ha consentito agli ingegneri di spingere i confini della produzione verso materiali con proprietà notevolmente migliorate e a costi ridotti. Ancora, dopo più di cinque decenni di ricerca e la creazione di un'industria in crescita che produce una moltitudine di applicazioni, c'è bisogno di nuovi precursori verdi (le materie prime utilizzate per realizzare le fibre), che può offrire un'alternativa all'attuale standard industriale del petrolio.

Il progetto FIBRALSPEC, finanziato dall'UE, è riuscita a migliorare la produzione di fibre di carbonio da risorse rinnovabili come la lignina, un polimero organico. Il progetto è riuscito a utilizzare la tecnologia dei compositi rinforzati per la creazione di diverse applicazioni, come i supercondensatori flessibili e i rifugi di emergenza sicuri a distribuzione rapida (RDSES). FIBRALSPEC è stata in grado di sviluppare linee di produzione nonché un prototipo di Spinner Meccanico-Elettro Operativo per la produzione di nanofibre, annunciando una nuova generazione di materiali eccezionali.

Fibre di carbonio con proprietà migliorate

I materiali compositi in fibra di carbonio (CF) sono sempre più integrati nella nostra vita quotidiana. Questi compositi sono fondamentali per la generazione di materiali e strutture intelligenti. Proprietà inclusa la loro leggerezza, alta resistenza e bassa rigidità, rendono questi materiali attraenti per un'ampia gamma di settori industriali, compresi i trasporti, elettronica e costruzioni. Questa combinazione di proprietà molto ricercate offre soluzioni ingegneristiche ad alcuni dei problemi più complessi nella scienza e nella tecnologia dei materiali.

Ancora, in qualità di coordinatore del progetto FIBRALSPEC, Il professor Costas Charitidis sottolinea, "Anche se la produzione su scala industriale di CF è iniziata alla fine degli anni '60, le continue sfide di produzione lasciano ancora molte opportunità di miglioramento".

Il team FIBRALSPEC è stato in grado di applicare le proprie tecniche di produzione alla tradizionale produzione di compositi, ad esempio nella produzione di fibra di vetro per un riparo di emergenza sicuro a rapida distribuzione (RDSES-FG). Ciò ha comportato la riduzione della massa unitaria dei rifugi, mentre la rigidità strutturale, la durata e l'usabilità dell'utente finale sono state tutte aumentate. Sono stati inoltre prodotti precursori verdi di fibre di carbonio a base di lignina ed è stato ottimizzato il processo di stabilizzazione-ossidazione. Per quanto riguarda l'aumento dei processi rispettosi dell'ambiente, sono state sviluppate nuove tecniche per fornire prodotti commercialmente rilevanti che possono essere fabbricati da fibre di carbonio di scarto.

In modo cruciale, il progetto ha applicato l'analisi del ciclo di vita per quantificare le credenziali ecologiche delle strategie di riutilizzo e riciclaggio dall'inizio del processo, con sviluppo precursore, fino all'uscita dei rifiuti in fibra di carbonio.

Estendere la futura offerta e disponibilità di CF

Una delle ambizioni di FIBRALSPEC era aiutare le industrie europee a diventare più indipendenti dall'attuale catena di approvvigionamento con la sua dipendenza dalle fibre di carbonio e dai precursori importati. A tal fine il progetto si è concentrato in parte sullo sviluppo della tecnologia dei supercondensatori, utilizzata per alimentare molte applicazioni, in quanto offre un enorme potenziale economico per l'Europa, con opportunità di mercato in molti settori industriali.

Come riassume il professor Charitidis, "Il nostro progetto si proponeva di aiutare a guidare l'Europa verso la leadership industriale e la competitività in aree strategiche come i trasporti, elettronica, aerospaziale, costruzione, energia e tempo libero".

Il team prevede di basarsi sui risultati del progetto dimostrando la fattibilità di portare i processi FIBRALSPEC a livelli industriali. Partenariati industriali mirati consentiranno lo scambio di conoscenze necessario per il trasferimento della produzione su scala di laboratorio in su larga scala, processi economici.