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Dipartimento di Ingegneria, ICT e Tecnologie per l’Energia e i Trasporti Brevetti Titolo Dispositivo piezoelettrico a base di zinco ossido. Rif. CNR 10328 Titolare (i): CNR, Bercella Carbon Fiber s.r.l. Istituto: IMEM Inventore di riferimento: Andrea Zappettini Territorio di vigenza: IT, EP, US, JP Data di priorità: 24/03/2014 Abstract La presente invenzione riguarda un dispositivo piezoelettrico a base di zinco ossido, utilizzabile sia come sensore che come attuatore. Più in particolare, la presente invenzione riguarda un dispositivo piezoelettrico comprendente almeno due fili incrociati in fibra di carbonio, all’intersezione dei quali è disposto uno strato di zinco ossido in forma di “nanorods”, in cui un’estremità di ognuno di detti fili è collegata ad un’unità operativa per la misura della risposta elettrica del sistema quando questo viene sollecitato da uno sforzo esterno. Background L’uso delle fibre di carbonio si è esteso a numerosissimi campi applicativi. Le fibre di carbonio presentano infatti eccezionali proprietà meccaniche in rapporto al loro peso estremamente contenuto. Si avverte tuttavia, nel settore dei compositi, la necessità di dotare i sistemi strutturali basati su fibra di carbonio di sensori adeguati all’analisi degli sforzi. I sensori usati normalmente non sono integrati nelle strutture e presentano un peso e un ingombro eccessivo. Tecnologia Al fine di ottenere sensori completamente integrati negli elementi strutturali, sono state realizzate fibre di carbonio completamente funzionalizzate con nanorods di ossido di zinco, materiale che presenta effetto piezoelettrico nella direzione di crescita dei nanorods. Il segnale di risposta alle sollecitazioni meccaniche viene raccolto dalle fibre di carbonio stesse, ottimi conduttori elettrici. Vantaggi e Applicazioni Il vantaggio di questo tipo di sensori piezoelettrici è quello di essere completamente integrati all’interno della struttura di fibra di carbonio. L’elemento sensibile (l’ossido di zinco) è presente in forma nanostrutturata direttamente sulle fibre di carbonio e non c’è necessita di cablature aggiuntive, in quanto le fibre di carbonio stesse fungono da conduttore. Questi sensori possono essere inseriti in qualsiasi tipo di elemento realizzato con fibre di carbonio. Stadio di Sviluppo Sono stati realizzati molteplici dispositivi a livello di laboratorio. Le fasi di preparazione sono tutte estendibili alla scala industriale. L’attività di inserimento di questi dispositivi in effettivi elementi strutturali è in via di svolgimento. Bercella srl è licenziatario esclusivo della tecnologia per i settori racing e automotive. 52