Effetti dell'autoriscaldamento negli attuatori a film piezoceramico utilizzati per la realizzazione di materiali intelligenti

L’utilizzo di materiali “intelligenti”, con sensori e attuatori integrati per fornire funzionalità di monitoraggio/controllo in tempo reale, è esponenzialmente aumentato negli ultimi anni. Costituiti generalmente da polimeri o compositi integrati con sensori e attuatori a film piezoceramico (PFP), i materiali “intelligenti” si adattano alle condizioni operative e possono reagire a queste attivamente. Nel funzionamento come attuatori i PFPs sviluppano una certa quantità di calore che è funzione della ampiezza e della frequenza della tensione elettrica di pilotaggio. L’autoriscaldamento può costituire un problema nel caso in cui il PFP venga “annegato” all’interno di un materiale con bassa conducibilità termica, come ad esempio un composito a matrice polimerica. Lo scopo di questo lavoro è quello di indagare tale fenomeno, esaminando tre diversi casi di studio: a) PFP "libero" ed esposto all'aria statica, b) PFP inglobato tra due pareti di materiale polimerico e c) PFP “annegato” in un pannello di materiale composito. In aggiunta alla presentazione dei risultati sperimentali, nel lavoro viene anche proposto un modello matematico per stimare, in condizioni stazionarie, la temperatura del PFP quando questo viene integrato all’interno di un materiale ospite.