Sintesi e caratterizzazione di nuovi copoliesteri alifatici multiblocco per applicazioni biomedicali

La ricerca nell���ambito dell���ingegneria tissutale e del rilascio controllato di farmaci ha compiuto notevoli progressi negli ultimi anni. In questo contesto, i materiali polimerici rappresentano senza dubbio la tipologia pi�� adatta: �� infatti possibile modularne piuttosto facilmente le propriet�� finali per ottenere materiali con caratteristiche ad hoc per il tipo di applicazione scelta, garantendo al contempo il mantenimento di biodegradabilit�� e biocompatibilit��, essenziali in campo biomedicale. All���interno della classe dei polimeri, i poliesteri alifatici risultano particolarmente interessanti e promettenti. Tra questi ultimi, il poli(butilene succinato) (PBS) �� utilizzato soprattutto nel campo degli imballaggi biodegradabili grazie alla buona stabilit�� termica e alla elevata temperatura di fusione (115��C). Di contro, tale polimero �� caratterizzato da tempi di biodegradazione lunghi, dovuti all���elevato grado di cristallinit�� (circa 45-50%), nonch�� da propriet�� meccaniche non ottimali per alcune applicazioni. In tale contesto si inserisce il presente lavoro di tesi che ha come scopo la realizzazione di nuovi poli(esteri uretani) multiblocco a base di PBS, caratterizzati da propriet�� migliorate rispetto all���omopolimero di partenza. Al fine di ottenere nuovi materiali che presentino una maggiore velocit�� di degradazione, combinata con un comportamento meccanico sia elastomerico che termoplastico, sono state prese in considerazione due diverse unit�� copolimeriche: una cosiddetta ���hard��� e l���altra ���soft���. L���alternanza di queste due porzioni permette infatti di realizzare un polimero tenace, con una elevata temperatura di fusione (dovuta all���elevato grado di cristallinit�� del segmento hard), e con un basso modulo elastico ed un elevato allungamento a rottura (tipici invece del segmento soft).

Sintesi e caratterizzazione di nuovi politiofeni double-cable per applicazioni fotovoltaiche

In questo lavoro di tesi �� stato sintetizzato un nuovo copolimero contenente il gruppo fullerenico in catena laterale. Il copolimero �� risultato solubile nei comuni solventi organici e ha dato una efficienza di conversione fotovoltaica in un sistema BHJ del 2.19%.

Studio, microfabbricazione e caratterizzazione di dispositivi in silicio deformato per applicazioni opto-elettroniche

Il silicio, materiale di base per la realizzazione di gran parte dei dispositivi microelettronici, non trova largo impiego in fotonica principalmente a causa delle sue propriet�� elettromagnetiche: oltre ad un band-gap indiretto, il silicio presenta difatti una elevata simmetria reticolare che non permette la presenza di alcuni effetti, come quello elettro-ottico, che sono invece utilmente sfruttati in altri materiali per la fotonica. E��� stato recentemente dimostrato che la deformazione indotta dalla deposizione di film ad alto stress intrinseco potrebbe indurre alcuni di questi effetti, rompendo le simmetrie della struttura. In questo lavoro di tesi viene studiata, mediante simulazioni, microfabbricazione di dispositivi, e caratterizzazione sperimentale, la deformazione reticolare indotta su strutture di tipo ridge micrometriche in silicio mediante deposizione di un film di Si3N4. La deformazione e��� stata analizzata tramite simulazione, utilizzando il metodo agli elementi finiti ed analisi di strain tramite la tecnica di microscopia ottica a trasmissione Convergent-Beam Electron Diffraction. Questa tecnica permette di ottenere delle mappe 2D di strain con risoluzione spaziale micrometrica e sensibilita��� dell���ordine di 100microstrain. Il confronto fra le simulazioni e le misure ha messo in evidenza un accordo quantitativo fra le due analisi, da una parte confermando la validit�� del modello numerico utilizzato e dall���altro verificando l���accuratezza della tecnica di misura, impiegata innovativamente su strutture di questo tipo. Si sono inoltre stimate le grandezze ottiche: birifrangenza e variazione dell���indice di rifrazione efficace rispetto al caso deformato.di una guida SOI su cui e��� deposto uno strato di nituro. I valori stimati, per uno spessore di 350 nm sono rispettivamente di 0.014 e -0.00475. Questi valori lasciano credere che la tecnologia sia promettente, e che un���evoluzione nei processi di fabbricazione in grado migliorare il controllo delle deformazione potrebbe aprire la strada ad un utilizzo del silicio deformato nella realizzazione di dispositivi ottici ed elettro-ottici.

Trasformata e antitrasformata di Fourier per funzioni sommabili e applicazioni

In questa tesi viene trattata la trasformata di Fourier per funzioni sommabili, con particolare riguardo per il cosiddetto teorema di inversione, che permette il calcolo di sofisticati integrali reali. Viene inoltre fornito un capitolo di premesse di analisi complessa, utili al calcolo esplicito di trasformate di Fourier.

Equazione di Smoluchowski a coefficienti variabili e applicazioni

In questo lavoro viene presentato un modello matematico per l'aggregazione e la diffusione della beta-amiloide nel cervello umano affetto dalla malattia di Alzheimer, con la particolarit�� di considerare coefficienti di diffusione variabili e non costanti. Il modello �� basato sull'equazione di Smoluchowski discreta per l'aggregazione, modificata in modo opportuno per considerare anche il fenomeno di diffusione.

Implementazione e caratterizzazione di PLL digitali per doppler tracking di sonde deep space

I Phase-Locked Loops sono circuiti ancora oggi utilizzati per la generazione di segnali coerenti in frequenza e in fase con i segnali in ingresso, motivo per cui sono uno degli strumenti della radio scienza per la ricostruzione dei segnali scambiati con le sonde e nascosti dal rumore accumulato nel tragitto che separa le sonde stesse dalle stazioni di tracking a terra. Questa tesi illustra l'implementazione di un PLL digitale linearizzato in Matlab e Simulink in una nuova veste rispetto al modello implementato durante l'attivit�� di tirocinio curricolare, al fine di migliorarne le prestazioni per bassi carrier-to-noise density ratios. Il capitolo 1 si compone di due parti: la prima introduce all'ambito nel quale si inserisce il lavoro proposto, ossia la determinazione d'orbita; la seconda illustra i fondamenti della teoria dei segnali. Il capitolo 2 �� incentrato sull'analisi dei Phase-Locked Loops, partendo da un'introduzione teorica e approdando all'implementazione di un modello in Simulink. Il capitolo 3, infine, mostra i risultati dell'applicazione del modello implementato in Simulink nell'analisi dei segnali di una missione realmente svolta.

Sviluppo di un codice per il calcolo delle frequenze naturali di cavit�� acustiche e strutture per applicazioni aeronautiche

Lo scopo di questo lavoro �� lo sviluppo, mediante il linguaggio di programmazione Python, di un applicativo per il calcolo e la visualizzazione di frequenze naturali per strutture e cavit��. L���applicativo consiste di un���interfaccia grafica e di una libreria nella quale si trovano le diverse tipologie di strutture e cavit�� presenti in letteratura. I vari sistemi possono essere vincolati da diverse condizioni al contorno e sono inoltre costituiti da materiali isotropi, nel caso di strutture, e fluidi, nel caso di cavit��. La prima parte del lavoro comprende la codifica delle soluzioni analitiche per l���analisi modale. La seconda fase ��, invece, incentrata sulla validazione del codice, utilizzando un software commerciale per la comparazione di frequenze naturali e forme dei modi.

Studio e caratterizzazione di sensori Silicon PhotoMultiplier (SiPM) per applicazioni di timing nell'esperimento ALICE 3

Lo studio che verr�� presentato in questo lavoro di tesi riguarda la caratterizzazione di Silicon PhotoMultiplier (SiPM): essi sono sensori a semiconduttore che sono stati proposti per la realizzazione del layer Time-Of-Flight (TOF) del nuovo esperimento proposto ad LHC, ALICE 3. Sono stati testati sensori diversi, sia in termini di casa di fabbricazione (FBK o HPK), sia in termini di struttura; in particolare, i modelli a disposizione di produzione FBK sono singoli SPAD, singoli SiPM e mini-array di SiPM, mentre i modelli HPK sono tutti singoli SiPM. La caratterizzazione �� avvenuta mediante misure di corrente e capacit�� del sensore al variare della tensione (curve IV e curve CV); l'obiettivo primario �� studiare e confrontare tali andamenti, in modo da poter selezionare i sensori con caratteristiche simili per la costruzione del layer del TOF. Si �� osservato che sensori della stessa casa produttrice e con la stessa struttura interna esibiscono comportamenti quasi sovrapponibili, dimostrando in generale una ottima uniformit��.

Progetto di un nodo sensore wireless ultra low-power per rilevazione del movimento

Negli ultimi anni il tema del risparmio energetico nei sistemi elettronici ha suscitato sempre maggiore interesse, poich�� grazie allo sviluppo tecnologico �� stato possibile creare dispositivi in grado di operare a bassa potenza. Sempre pi�� applicazioni elettroniche richiedono di funzionare tramite fonti di energia limitata, come per esempio le batterie, con un���autonomia in alcuni casi anche di 15-20 anni, questo �� il motivo per il quale �� diventato fondamentale riuscire a progettare sistemi elettronici in grado di gestire in modo intelligente l���energia a disposizione. L���utilizzo di batterie per�� spesso richiede costi aggiuntivi, come per esempio il semplice cambio, che in alcune situazioni potrebbe essere difficoltoso poich�� il sistema elettronico si potrebbe trovare in luoghi difficilmente raggiungibili dall���uomo; ecco perch�� negli ultimi anni il tema della raccolta di energia o anche chiamato Energy Harvesting, sta suscitando sempre pi�� interesse. Con l���Energy Harvesting si possono catturare ed accumulare per poi riutilizzare, piccole quantit�� di energia presenti nell���ambiente. Attraverso sistemi di Energy Harvesting �� quindi diventato possibile trasformare energia cinetica, differenze di temperatura, effetto piezoelettrico, energia solare ecc.. in energia elettrica che pu�� essere utilizzata per alimentare semplici applicazioni elettroniche, nel caso di questa tesi un nodo sensore wireless. I vantaggi dei sistemi di Energy Harvesting rispetto a sistemi alimentati a batteria sono i seguenti: - Costi di manutenzione ridotti; - Fonte di energia idealmente inesauribile e con un impatto ambientale negativo nullo. La potenza fornita da sistemi di Energy Harvesting si aggira intorno a qualche centinaia di uW, perci�� �� chiaro che il sistema da alimentare deve essere ottimizzato il pi�� possibile dal punto di vista energetico, per questo motivo il progettista si deve impegnare per evitare qualsiasi spreco energetico e dovr�� utilizzare dispositivi che permettono una gestione intelligente dell���energia a disposizione, al fine di ottenere la migliore efficienza possibile.

Evaluation of the power production performance of the wavepiston, wave energy converter

In the early 1970 the community has started to realize that have as a main principle the industry one, with the oblivion of the people and health conditions and of the world in general, it could not be a guideline principle. The sea, as an energy source, has the characteristic of offering different types of exploitation, in this project the focus is on the wave energy. Over the last 15 years the Countries interested in the renewable energies grew. Therefore many devices have came out, first in the world of research, then in the commercial one; these converters are able to achieve an energy transformation into electrical energy. The purpose of this work is to analyze the efficiency of a new wave energy converter, called WavePiston, with the aim of determine the feasibility of its actual application in different wave conditions: from the energy sea state of the North Sea, to the more quiet of the Mediterranean Sea. The evaluation of the WavePiston is based on the experimental investigation conducted at the University of Aalborg, in Denmark; and on a numerical modelling of the device in question, to ascertain its efficiency regardless the laboratory results. The numerical model is able to predict the laboratory condition, but it is not yet a model which can be used for any installation, in fact no mooring or economical aspect are included yet. �� dai primi anni del 1970 che si �� iniziato a capire che il solo principio dell���industria con l���incuranza delle condizioni salutari delle persone e del mondo in generale non poteva essere un principio guida. Il mare, come fonte energetica, ha la caratteristica di offrire diverse tipologie di sfruttamento, in questo progetto �� stata analizzata l���energia da onda. Negli ultimi 15 anni sono stati sempre pi�� in aumento i Paesi interessati in questo ambito e di conseguenza, si sono affacciati, prima nel mondo della ricerca, poi in quello commerciale, sempre pi�� dispositivi atti a realizzare questa trasformazione energetica. Di tali convertitori di energia ondosa ne esistono diverse classificazioni. Scopo di tale lavoro �� analizzare l���efficienza di un nuovo convertitore di energia ondosa, chiamato WavePiston, al fine si stabilire la fattibilit�� di una sua reale applicazione in diverse condizioni ondose: dalle pi�� energetiche del Mare del Nord, alle pi�� quiete del Mar Mediterraneo. La valutazione sul WavePiston �� basata sullo studio sperimentale condotto nell���Universit�� di Aalborg, in Danimarca; e su di una modellazione numerica del dispositivo stesso, al fine di conoscerne l���efficienza a prescindere dalla possibilit�� di avere risultati di laboratorio. Il modello numerico �� in grado di predirre le condizioni di laboratorio, ma non considera ancora elementi come gli ancoraggi o valutazione dei costi.

Studio, simulazione e verifica sperimentale di tecniche di controllo per convertitori multilivello modulari

L���evoluzione dei componenti elettronici di potenza ed il conseguente sviluppo dei convertitori statici dell���energia elettrica hanno consentito di ottenere un���elevata efficienza energetica, sia nell���ambito degli azionamenti elettrici, sia nell���ambito della trasmissione e distribuzione dell���energia elettrica. L���efficienza energetica �� una questione molto importante nell���attuale contesto storico, in quanto si sta facendo fronte ad una elevatissima richiesta di energia, sfruttando prevalentemente fonti di energia non rinnovabili. L���introduzione dei convertitori statici ha reso possibile un notevolissimo incremento dello sfruttamento delle fonti di energia rinnovabili: si pensi ad esempio agli inverter per impianti fotovoltaici o ai convertitori back to back per applicazioni eoliche. All���aumentare della potenza di un convertitore aumenta la sua tensione di esercizio: le limitazioni della tensione sopportabile dagli IGBT, che sono i componenti elettronici di potenza di pi�� largo impiego nei convertitori statici, rendono necessarie modifiche strutturali per i convertitori nei casi in cui la tensione superi determinati valori. Tipicamente in media ed alta tensione si impiegano strutture multilivello. Esistono pi�� tipi di configurazioni multilivello: nel presente lavoro �� stato fatto un confronto tra le varie strutture esistenti e sono state valutate le possibilit�� offerte dall���architettura innovativa Modular Multilevel Converter, nota come MMC. Attualmente le strutture pi�� diffuse sono la Diode Clamped e la Cascaded. La prima non �� modulare, in quanto richiede un���apposita progettazione in relazione al numero di livelli di tensione. La seconda �� modulare, ma richiede alimentazioni separate e indipendenti per ogni modulo. La struttura MMC �� modulare e necessita di un���unica alimentazione per il bus DC, ma la presenza dei condensatori richiede particolare attenzione in fase di progettazione della tecnica di controllo, analogamente al caso del Diode Clamped. Un esempio di possibile utilizzo del convertitore MMC riguarda le trasmissioni HVDC, alle quali si sta dedicando un crescente interesse negli ultimi anni.

Progetto e implementazione di circuiti a switch sincronizzato per la conversione di micropotenze da trasduttori piezoelettrici

Una delle principali caratteristiche dei trasduttori per energy harvesting piezoelettrici �� il fatto che la loro impedenza d'uscita �� principalmente capacitiva. Questo consente di elaborare schemi di conversione dell'energia basati su circuiti risonanti attivati in modo sincrono con le vibrazioni, che risultano in grado di aumentare notevolmente la potenza di uscita rispetto alle comuni interfacce passive. Questa tesi si �� posta come obiettivo la progettazione e implementazione di un circuito per energy harvesting da vibrazioni basato sulla tecnica Synchronized Switch Harvesting on Inductor (SSHI) che garantisse un'elevata efficienza di conversione. Dovendo gestire potenze in ingresso tipicamente di debole entit��, l'architettura proposta �� stata ottimizzata per minimizzare la dissipazione di potenza interna al convertitore. Il circuito proposto �� stato infine validato sperimentalmente tramite allestimento di un setup di misura dedicato.

Progetto PCB di un circuito per la gestione di micropotenze per nodi sensori energeticamente autonomi

L���obiettivo di questa tesi consiste nel progetto e nella realizzazione di un PCB (Printed Circuit Board) per la gestione di micropotenze per nodi sensori energeticamente autonomi, implementato con software di progettazione CAD. In primo luogo �� affrontato il tema dell��� Energy Harvesting, sono descritte le tipologie di fonti energetiche principali previste e le prospettive future di questa nuova tecnologia. In secondo luogo sono descritti i processi e i meccanismi per la conversione dell���energia, con un particolare sguardo ai circuiti integrati per la conversione e gestione della potenza (PMIC). Successivamente vengono illustrate le fasi del progetto, basato su un PMIC commerciale: la progettazione dello schema elettrico, la scelta dei componenti (BOM - Bill of Materials) e la progettazione del layout del circuito stampato. Infine sono mostrati il processo di montaggio della scheda e i test realizzati mediante oscilloscopio insieme ad alcune stime di potenza.