Il metodo elettrico per il monitoraggio della qualità e del danneggiamento in compositi ottenuti con fibra di carbonio riciclata

Il presente lavoro di tesi si concentra sullo studio di materiali compositi realizzati con fibre di carbonio riciclate, impiegati nella configurazione tipica di tessuto non tessuto. In una prima fase, è stata descritta la preparazione dei laminati e dei provini, con particolare attenzione al cablaggio necessario per l'acquisizione dei dati sperimentali. Successivamente, sono stati condotti test per la caratterizzazione del materiale e il monitoraggio strutturale mediante misure di resistenza elettrica. I risultati sperimentali hanno evidenziato una marcata fragilità strutturale del materiale: una volta innescato, il danneggiamento evolve rapidamente verso la rottura senza una fase di propagazione graduale e rilevabile. Per comprendere meglio la relazione tra microstruttura e proprietà elettriche, è stato sviluppato un modello analitico basato sull'approccio Pseudo-Grain, finalizzato alla stima della distribuzione dell'orientazione delle fibre a partire dalle misure sperimentali di conducibilità elettrica. La validazione del modello è stata effettuata mediante confronto con i dati sperimentali ottenuti da analisi micrografiche. Successivamente, l'attenzione è stata rivolta allo studio di giunti single-lap (con adesivo non conduttivo) e alla possibilità di eseguire il monitoraggio strutturale attraverso misure di capacità elettrica. Nei giunti realizzati con fibra di carbonio riciclata, la cricca si è propagata esclusivamente all'interno degli aderendi, senza determinare variazioni significative della capacità. Per tale motivo, il metodo è stato applicato a giunti in tessuto di carbonio, nei quali la cricca si propaga nello strato adesivo. In questo caso, le misure hanno evidenziato, per la prima volta, che la variazione di capacità rappresenta un parametro utile per il monitoraggio strutturale. Il degrado di rigidezza, determinato mediante Digital Image Correlation, è stato validato attraverso un’analisi agli elementi finiti. Inoltre, è stato sviluppato un modello per correlare la lunghezza della cricca con la variazione di capacità, sulla base del quale è stata implementata una procedura iterativa per stimare l’evoluzione della cricca e il conseguente degrado di rigidezza. La validazione della procedura è stata condotta a partire dalle misure sperimentali su due casi di riferimento, confermandone l’affidabilità nel monitoraggio del danneggiamento dei giunti single-lap.