BANDO PRIN 2022D. D. N. 104 DEL 2 FEBBRAIO 2022
TITOLO DEL PROGETTO ELFIN – ELectroactive gripper For mIcro-object maNipulation
CODICE CUP D53D23004030006
Budget: € 85.151
Responsabile U.R.: Prof. Nicola Menga - Poliba
Altre Unità di Ricerca: Prof. Michele Scaraggi - UniSalento
Breve descrizione del progetto
Il progetto ELFIN – ELectroactive gripper For mIcro-object maNipulation riguarda lo sviluppo di nuove superfici elettroattive e microgripper soft per la manipolazione controllata di micro-oggetti. L’attività combina modellazione teorica, meccanica del contatto multiscala, micro/nano-fabbricazione e validazione sperimentale di superfici funzionalizzate capaci di modulare adesione e attrito mediante elettroadesione. Il caso applicativo di riferimento è la presa e il rilascio controllato di microparticelle, con particolare attenzione ai granuli di polline, caratterizzati da morfologie superficiali complesse e multiscala. Il progetto mira quindi a fornire basi scientifiche e tecnologiche per interfacce tribologiche intelligenti, utilizzabili in prospettiva in micromanipolazione, impollinazione artificiale, microassemblaggio di precisione, applicazioni biomedicali e soft microrobotics.
Finalità
La finalità generale del progetto è sviluppare criteri scientifici e tecnologici per la progettazione di superfici intelligenti in grado di controllare in tempo reale le proprietà adesive e tribologiche all’interfaccia. In particolare, ELFIN intende superare i limiti delle tecniche convenzionali di micromanipolazione, nelle quali le forze superficiali rendono complessi sia il prelievo sia il rilascio controllato di micro-oggetti. A tal fine, il progetto combina superfici elettroattive, materiali complianti, architetture micro/nano-strutturate e modelli avanzati di meccanica del contatto, con l’obiettivo di modulare il lavoro di adesione mediante attuazione elettrica. Il progetto ha inoltre una finalità applicativa legata alla manipolazione di particelle di polline, in prospettiva utile allo sviluppo di tecnologie per l’impollinazione artificiale e, più in generale, di dispositivi per la micromanipolazione di precisione.
Risultati attesi
I risultati attesi comprendevano la definizione delle specifiche funzionali dei dispositivi e degli indici di prestazione, lo sviluppo di modelli teorico-numerici per descrivere il contatto adesivo multiscala tra superfici rugose e microparticelle, l’ottimizzazione dell’architettura degli elettrodi e della geometria dei microgripper, la fabbricazione di superfici elettroadesive con configurazioni planari e gerarchiche, nonché la loro caratterizzazione funzionale e tribologica. Il progetto prevedeva inoltre la realizzazione di dimostratori sperimentali e il confronto tra prestazioni previste dai modelli e prestazioni misurate. Era infine prevista la diffusione dei risultati attraverso pubblicazioni scientifiche, sito web di progetto, canali di comunicazione dedicati, partecipazione a conferenze e attività di disseminazione rivolte sia alla comunità scientifica sia a stakeholder e pubblico generale.
Risultati raggiunti
Il progetto ha raggiunto i principali obiettivi previsti, avanzando dalla definizione concettuale fino alla realizzazione e validazione di risultati scientifici e tecnologici. Sono stati sviluppati modelli teorico-numerici per descrivere il contatto elettroadesivo e la dinamica di presa e rilascio di particelle, sono state ottimizzate configurazioni geometriche e funzionali dei microgripper e sono state realizzate superfici elettroadesive con architetture planari e gerarchiche. Dal punto di vista scientifico, ELFIN ha prodotto avanzamenti nella comprensione della meccanica del contatto di interfacce polimeriche soffici, con particolare attenzione al ruolo combinato di elettroadesione, attrito, viscoelasticità, rugosità e spessore dei micro-pad. Dal punto di vista tecnologico, il progetto ha portato alla definizione di architetture elettroadesive, modelli predittivi, geometrie di microgripper, superfici fabbricate e dimostratori proof-of-concept. Sono state inoltre svolte attività di disseminazione scientifica e pubblica, attraverso pubblicazioni su riviste internazionali, contributi a conferenze, sito web di progetto, canali social e iniziative di public engagement.