Programma T3 - Acustica FisicaResponsabile: Roberto GaviosoPersonale impegnato (TPE) per tipologia di attivitàPersonaleR&S R&STarature Supporto GestioneCampioniINRIM contrattoe prove al SAL e altroTotaleRoberto Gavioso 0,45 0,45 0,10 1,00Giuliana Benedetto 0,20 0,40 0,60Rugiada Cuccaro 0,15 0,15 0,30Paolo Alberto Giuliano Albo 0,60 0,40 1,00Cécile Guianvarc’h 0,15 0,20 0,35Simona Lago 0,50 0,50Daniele Madonna Ripa 1,00 1,00Alessandro Schiavi 0,10 0,10Renato Spagnolo 0,35 0,10 0,45Paolo Tarizzo 0,15 0,15Adriano Troìa 0,80 0,80Totale (TPE) 4,45 1,60 0,20 6,25Descrizione del programmaPrincipali attività svolteSviluppo di metodi sperimentali, basati sull'utilizzo di tecniche acustiche e a microonde, applicati allametrologia termodinamica dei gas: i) misure di velocità del suono volte alla determinazione della costante diBoltzmann (questa attività è stata svolta nell'ambito della collaborazione IMERA+ sulla ri-definizione delkelvin); ii) misure della costante dielettrica del vapor d'acqua; iii) misure della permettività di miscele umideper lo sviluppo di un igrometro a microonde (attività svolta secondo gli obiettivi delineati nel progetto regionaleCIPE 2006 denominato Wise-Cell).Sviluppo di metodi sperimentali, basati sull'utilizzo di tecniche a ultrasuoni, per: metrologia termodinamica difluidi in fase liquida; determinazione di proprietà elastiche di solidi; applicazioini in ambito bio-medicale: i)misure della velocità del suono e determinazione proprietà termodinamiche acetone; ii) sviluppo di un metodomatematico per la determinazione della densità e dei calori specifici a partire da misure acustiche; iii) misuredi proprietà elastiche di solidi metallici e plastici; iv) progetto e realizzazione di un apparato sperimentale perla misura del calore specifico di fluidi in fase liquida; misura della velocità del suono e dell'assorbimentoacustico in tessuti ossei di origine animale (attività svolta nell'ambito del progetto regionale di metrologia perla medicina rigenerativa - Metragen).Studio teorico, sperimentale e applicativo della cavitazione acustica, sonoluminescenza e sonochimica: i)sviluppo di tecniche di taratura di trasduttori adatti alla misura di parametri acustici in applicazioni bio-medicali(attività svolta nell'ambito di una collaborazione con la Facoltà di Medicina del'Università di Torino); ii)applicazione di tecniche di cavitazione per la degradazione di sostanze inquinanti (brevetto europeo); iii)svolgimento di prove e misure preliminari volte ad accertare la possibile produzione di neutroni indotta tramitecavitazione acustica in liquidi organici deuterati (progetto SAFE in collaborazione con INFN Cagliari); iv)applicazioni bio-medicali di tecniche di cavitazione – sintesi di nanobolle con tecniche ad ultrasuoni(collaborazione con la Facoltà di Medicina del'Università di Torino); v) sviluppo di tecniche di imaging dicampi acustici in condizioni di cavitazione a bolla singola o multibolla; vi) perfezionamento di un generatore diimpulsi di alta tensione e di un apparato per lo studio della cavitazione indotta da onde di shock.Risultati di particolare rilievoDeterminazione della costante di Boltzmann da una misura di velocità del suono in He mantenuto inprossimità di un singolo stato termodinamico; determinazione della polarizzabilità del vapor d'acqua su unintervallo esteso di valori di pressione e temperatura; pubblicazione dei risultati di misure di velocità del suonoin acetone; completamento e pubblicazione di un metodo matematico per il calcolo delle proprietàtermodinamiche da misure acustiche; selezione e finanziamento di tre contratti di ricerca, che prevedono lapartecipazione del programma, nell'ambito del bando Imera Energy; brevetto europeo per prototipo didepuratore a cavitazione idrodinamica; publicazione di svariati risultati relativi alle applicazioni dellacavitazione e della sonochimica.Impatto dei risultati sul contesto esternoIl buon impatto scientifico delle attività di ricerca contenute nei diversi progetti del programma è testimoniatodalla pubblicazione su riviste internazionali. Il potenziale applicativo delle attività stesse è confermato dallacapacità dimostrata di attrarre finanziamenti e collaborazioni in ambito nazionale e internazionale.98/132
Confronto tra risultati conseguiti e attesi, punti criticiUna parte rilevante degli obiettivi generali e particolari prefissati nel programma triennale sono stati raggiunti.Vanno in particolare sottolineati l'incremento ottenuto nel numero di pubblicazioni su rivista internazionale e lacapacità di reperire finanziamenti, che sono frutto delle competenze sviluppate ed acquisite negli anniprecedenti. Punti critici: i) il risultato ottenuto nella determinazione acustica della costante di Boltzmann, sepure valorizzato dall'utilizzo di un metodo innovativo, è affetto da un'incertezza superiore alle aspettative,denotando un ritardo nell'avanzamento del progetto; un progresso significativo è atteso nel 2010, qualoravengano confermate le prestazioni attese da nuova strumentazione resasi disponibile; ii) la collaborazionecon l'INFN per la studio di indotte reazioni nucleari in liquidi sottoposti a cavitazione tarda a produrre risultatidefinitivi; va comunque sottolineato come tale ritardo sia giustificato, oltrechè dalla complessitàdell'esperimento, dall'impegno estremamente contenuto di risorse di personale.Riepilogo analitico dei risultati/prodottiCodice Descrizione Meseatteso1.1 Misura rapporto velocità suono/luce in He ed Ar a 273.16 K M06 Ra1.2 Determinazione e pubblicazione valore costante Boltzmann M08 Ri1.3 Completamento e pubblicazione risultati misure a microonde vapor d’acqua M02 Ri2.3Sviluppo metodi numerici per calcolo proprietà termodinamiche fluidi da misureacustiche e pubblicazione dei risultati ottenuti.3.2Funzionalizzazione della superficie dei Q-dots di silicio ed effetti degliultrasuoni per una distribuzione omogenea delle taglie3.4Produzione di dati aggiornati sulla cavitazione transiente innescata daradiazione ionizzante in liquidi organici3.5Verifica della produzione di neutroni durante la cavitazione acustica transientein solventi organici deuterati(1) Ra= raggiunto; Ri= in ritardo; Ab= abbandonatoInformazioni sui risultati/prodotti in ritardo o abbandonatiCodice Commento1.2 Risultato proposto per pubblicazione 01/2010, in attesa di revisione1.3 In preparazione, previsto entro fine 20103.4 Risultati proposti per pubblicazione 11/20<strong>09</strong>, in attesa di revisione3.5 Eseguite prove presso INFN Cagliari 02/2010, ulteriori prove e misure previste 07/2010Eventuali altri risultati/prodottiDescrizionePubblicazione RI: Characterization of condenser microphones under different environmental conditions foraccurate speed of sound measurements with acoustic resonators. Rev. Sci. Instr.Pubblicazione RI: Ultrasound-mediated oxygen delivery from chitosan nanobubbles. Int. J. of PharmaceuticsM12M12M12M12Stato(1)RaRaRiRi99/132
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