Acronimo: μ-SAND

Titolo: μthermogravimeter-in Situ dust ANalyser and particles size Discriminator

Responsabile scientifico: prof Bortolino SAGGIN - Dipartimento di Ingegneria Industriale-Università' degli Studi di PADOVA

Coordinatore: prof. Ernesto Palomba - Istituto Nazionale di Astrofisica

Partern-Unità di ricerca: Consiglio Nazionale delle Ricerche, Dipartimento di Ingegneria Industriale - Università degli Studi di PADOVA

Bando: PRIN 2022 - Decreto Direttoriale n. 962 del 30/06/2023

Durata: 28/09/2023 – 27/09/2025 (24 mesi)

Budget totale progetto: € 229.779,00

Abstract del progetto

L'obiettivo del progetto è lo studio di fattibilità e lo sviluppo di un dispositivo innovativo, miniaturizzato basato su un nuovo concetto di Microbilancia a Cristallo Piezoelettrico (PCM) per l'analisi del contenuto volatile, la rilevazione e la discriminazione della granulometria della polvere in diversi ambienti planetari.
La nuova metodologia proposta e la nuova tecnologia utilizzata comprenderanno:
Sistema di sensori S1, per la discriminazione granulometrica delle polveri, costituito da una serie di PCM pilotati da correnti diverse (Metodo-1) e microstrutturati (Metodo-2) che saranno implementati sulla superficie del sensore utilizzando procedure nanotecnologiche;
Sistema di sensori S2, basato su cristallo GaPO4 dotato di riscaldatore, che applicherà la tecnica TGA per la misurazione dell'acqua e del contenuto organico nelle polveri (Metodo-3).
Questa applicazione ha notevoli implicazioni industriali come il monitoraggio delle emissioni di particolato in ambiente urbano o il rilevamento di gas vulcanici.
Lo strumento proposto: μ-SAND (μthermogravimeter-in Situ dust ANalyser and particles size Discriminator) ha l'obiettivo di raggiungere obiettivi sia tecnologici che scientifici, ovvero:

1) una microbilancia ad alta temperatura pienamente operativa che raggiunga i 500 °C;
2) una serie di microbilance pienamente operative che consentono di eseguire la discriminazione granulometrica delle polveri;
3) sviluppo completo di una nuova tecnologia di micro-produzione per la funzionalizzazione superficiale del cristallo (pilastri) che consente di discernere particelle di granulometria fino a 100 μm sfruttando il differenziale dell'efficienza di incollaggio.
Questi obiettivi avrebbero un impatto drammatico sia in termini di prestazioni scientifiche che tecnologiche, compreso il trasferimento tecnologico in campo industriale e ambientale, dove l'analisi granulometrica sta diventando di primaria importanza e i sensori a microbilancia porterebbero sistemi di monitoraggio economici e affidabili. La produzione additiva basata sulla fusione delle polveri, ad esempio, elenca tra i parametri critici per monitorare la qualità del processo la distribuzione granulometrica.
μ-SAND può essere applicato a comete e asteroidi per valutare l'abbondanza di ghiacci volatili e di sostanze organiche complesse che aiutano a comprendere i processi chimici che avvengono nella chioma e possono far luce sulla regione del Sistema Solare in cui si sono formate le comete e per comprendere il legame tra cometa e asteroidi che non è ancora ben definito. Inoltre, nello scenario di Marte, μ-SAND aiuterà ad effettuare una misura diretta della distribuzione granulometrica della polvere e della discriminazione che in realtà manca.