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ANALISI DEL COMPORTAMENTO MECCANICO DI SANDWICHES RICICLABILI COSTITUITI DA SKINS IN BIOCOMPOSITO E CORE IN STRUTTURE CELLULARI DI PLA
Full text linkL’interesse mondiale nei riguardi del rispetto ambientale, ha portato negli ultimi anni un crescente attenzione dei ricercatori verso i cosiddetti compositi green, materiali costituiti in genere da rinforzi di origine naturale e matrici “bio-based” a basso impatto ambientale. Una classe di materiali, caratterizzati da una elevata resistenza a flessione unita ad un basso peso specifico, è rappresentata dai cosiddetti sandwiches, costituiti in genere da robuste facce molto resistenti e da un core in materiale molto leggero e poco resistente. In questo lavoro sono stati messi a punto dei sandwiches eco-compatibili completamente riciclabili, costituiti da core in PLA e facce in biocomposito a matrice di PLA rinforzata con fibre di sisal. La scelta della fibra è legata essenzialmente alle elevate proprietà meccaniche e alla elevata rigidezza esibite, insieme al basso costo e alla larga disponibilità nel mercato corrente. La scelta del PLA per il core è legata alla sua origine naturale che lo rende riciclabile al 100% e alla facilità di produzione attraverso semplice stampa 3D, anche di strutture cellulari complesse. Con tali sandwich si possono realizzare quindi, componenti e strutture completamente riciclabili caratterizzati da basso peso specifico, idonei per l’utilizzo in ambito automotive in ottemperanza alle normative di salvaguardia ambientale. Al fine di ottimizzare le prestazioni di tali sandwiches, sono stati considerati core aventi diverse configurazioni della struttura cellulare. Una campagna di prove sperimentali è stata eseguita su tali sandwiches proposti al fine di evidenziare le caratteristiche meccaniche principali ed implementare altresì affidabili modelli che consentono la descrizione accurata del loro comportamento meccanico
IBRIDIZZAZIONE SUPERFICIALE MEDIANTE BASALTO DI BIOCOMPOSITI AD ELEVATE PERFORMANCE RINFORZATI CON FIBRE DI AGAVE
No full textUna delle principali limitazioni nell’uso pratico dei biocompositi polimerici rinforzati con fibre naturali (lino, canapa, agave, ecc.), specie in applicazioni di tipo “outdoor”, è costituita dalla bassa resistenza all’invecchiamento prodotto dagli agenti ambientali (UV, umidita, acqua ecc.), caratteristica questa in genere strettamente derivante dalla elevata idrofilia delle fibre naturali e dalla limitata protezione offerta in tal senso dalle matrici polimeriche, specie se di tipo termoindurente. Con riferimento ai biocompositi ad elevate performance rinforzati con fibre di agave, materiali già messi a punto in letteratura e pure ampiamente caratterizzati nelle loro interessanti proprietà meccaniche (resistenza a trazione, compressione e taglio, resistenza alla frattura ecc.) esibite in condizioni statiche, di fatica e di urto a bassa velocità, gli effetti dell’invecchiamento da agenti ambientali sulle principali proprietà meccaniche sono già stati studiati dagli stessi autori in precedenti lavori. Questi hanno permesso di evidenziare come in casi severi l’invecchiamento può dar luogo a riduzioni della resistenza a trazione sino al 35-40% con concomitante riduzione della resistenza alla delaminazione sino al 70%. Al fine di ovviare a tali importanti effetti il presente lavoro propone il miglioramento della resistenza all’invecchiamento di tali interessanti biocompositi mediante apposita ibridizzazione delle lamine superficiali ottenuta attraverso l’uso di fibre di basalto. Tenuto conto che le fibre di basalto sono considerate materiale anche esso caratterizzato da basso impatto ambientale, e i relativi compositi sono annoverati sovente tra i materiali green, ne consegue che, contrariamente a quanto avviene con altri provvedimenti di protezione superficiale dei compositi mediante deposizione di materiali sintetici (gelcoat, vernici ecc.), l’approccio proposto ha il vantaggio di migliorare la resistenza all’invecchiamento del biocomposito senza aumentare apprezzabilmente il suo impatto ambientale. Per valutare l’effettivo miglioramento della resistenza all’invecchiamento conseguito con la ibridizzazione superficiale proposta, specie con riferimento alle principali proprietà meccaniche richieste in applicazioni strutturali (resistenza a trazione, alla delaminazione ecc.), proprietà che notoriamente possono diminuire a causa del mismatch delle proprietà elastiche e meccaniche delle diverse fibre presenti in un composito ibrido, nel presente lavoro è stata eseguita una campagna sistematica di prove meccaniche sul laminato biocomposito ibrido invecchiato in accordo con la norma ASTM G 154. L’elaborazione dei risultati ottenuti, anche mediante confronto con i risultati di biocompositi non ibridizzati, ha consentito di evidenziare gli apprezzabili effetti della ibridizzazione proposta, nonché di implementare accurati modelli di micromeccanica utilizzabili in fase di progettazione per la previsione del degrado prodotto dagli effettivi agenti ambientali.One of the main limitations in the practical use of biocomposites reinforced with natural fibers (flax, hemp, sisal, etc.) is the low resistance to aging produced by environmental agents (UV, humidity, water, etc.), especially in “outdoor” applications. This drawback is generally strictly related to the high hydrophilic behaviour of natural fibers and the limited protection offered in this regard by thermosetting polymeric matrices. Considering high performance biocomposites reinforced by agave fibers, materials already developed in the literature and also widely characterized in their interesting mechanical properties exhibited in static conditions (tensile strength, compressive and shear strength, fracture toughness, etc.), fatigue and low-velocity impact, the effects of aging from environmental agents on the main mechanical properties have already been studied by the same authors in previous works. Such works have been demonstrated that severe aging cases can give rise to reductions of the tensile strength up to 35-40% with concomitant reduction of the delamination strength up to 70%. In order to overcome these important drawback, this work proposes the improvement of the aging strength of these interesting biocomposites by means of a special hybridization of the surface laminae obtained through the use of basalt fibers. Taking into account that basalt fibers are also considered a material characterized by a low environmental impact, and the related composites are often considered green materials, it follows that, unlike the use of synthetic materials (gelcoat, paints, etc.), the proposed approach has the advantage of improving the aging strength of the biocomposite without appreciably increasing of its environmental impact. To evaluate the effective improvement of the aging strength achieved with the proposed surface hybridization, especially with reference to the main mechanical properties required in structural applications (tensile strength, delamination strength, etc.), properties that can be also decrease due to the mismatch of the elastic properties of the different fibers, in this work a systematic campaign of mechanical tests on the aged hybrid biocomposite laminate in accordance with the ASTM G 154 standard, have been carried out. The processing of the main results obtained, also by comparison with the results of non-hybridized biocomposites, allowed to highlight the appreciable effects of the proposed hybridization, as well as the development of accurate micromechanical models that can be used in the design phase
ANALISI DEL COMPORTAMENTO MECCANICO DI SANDWICHES GREEN COSTITUITI DA PELLI IN BIOCOMPOSITO E CORE IN BALSA/SUGHERO
No full textNegli ultimi anni l’aumento della sensibilità nei confronti della salvaguardia ambientale, anche attraverso apposite norme in materia di lotta all’inquinamento e di riciclo dei materiali a fine vita, ha portato ad un notevole interesse dei ricercatori verso i cosiddetti compositi green, materiali costituiti in genere da rinforzi di origine naturale e matrici “bio-based” a basso impatto ambientale. Una categoria interessante di materiali innovativi, caratterizzati da una elevata resistenza a flessione unita ad un basso peso specifico, è rappresentata dai cosiddetti sandwiches, costituiti in genere da robuste pelli in composito fibro-rinforzato e da un core in materiale molto leggero e poco resistente, destinato a sopportare esclusivamente le sollecitazioni di taglio associate alla flessione. Al fine di dare un contributo alla messa punto di materiali sandwiches green (eco-compatibili e/o rinnovabili), nel presente lavoro sono messi a punto due tipologie di sandwich per applicazioni strutturali, uno costituito da core in balsa e l’altro costituito da core in sughero, entrambi aventi skins realizzati in composito a matrice epossidica “green”, rinforzata con fibre ottimizzate di agave sisalana. La scelta della fibra di agave sisalana è legata essenzialmente alle elevate proprietà meccaniche e alla elevata rigidezza esibite, insieme al basso costo e alla larga disponibilità nel mercato corrente. Con tali fibre è pertanto possibile implementare materiali green caratterizzati al tempo stesso da ridotto peso specifico e da basso costo, caratteristiche queste ultime che rendono i materiali sandwich proposti particolarmente interessanti specie in ambito automotive e navale. In ambito automotive infatti la leggerezza e il basso costo di tali di tali materiali green consente oltre che di ottemperare alle normative di salvaguardia dell’ambiente anche la riduzione dei costi inziali e dei costi di esercizio del prodotto. In ambito delle costruzioni civili invece i sandwiches tradizionali sintetici sono già largamente utilizzati. Una campagna di prove sperimentali (prove di trazione, compressione, taglio, flessione, delaminazione ecc.) è stata eseguita su tali sandwiches proposti al fine di evidenziare le caratteristiche meccaniche principali ed implementare altresì affidabili modelli che consentono la descrizione accurata del loro comportamento meccanico
SVILUPPO DI UN COMPOSITO TERMOPLASTICO RICICLABILE RINFORZATO CON FIBRE UHMWPE
Full text linkIl presente lavoro propone un innovativo materiale composito completamente riciclabile ad alte prestazioni per applicazioni strutturali in ambito automobilistico, nautico e civile. Al fine di massimizzare le prestazioni meccaniche e la riciclabilità del composito, per la matrice è stata in particolare considerata una resina termoplastica (Elium®), mentre per il rinforzo sono state considerate fibre di polietilene ad altissimo peso molecolare (UHMWPE) sottoposte ad opportuno trattamento superficiale. Sebbene le fibre UHMWPE rappresentino uno dei casi più interessanti di fibre termoplastiche leggere caratterizzate da elevata resistenza e buona rigidità, unitamente a un costo relativamente basso e ad un’elevata riciclabilità, la loro scarsa adesione con le matrici tradizionali, ne ha impedito fino ad oggi lo sfruttamento nella implementazione di compositi riciclabili ad elevate performance. Preliminarmente è stata eseguita un’analisi sperimentale sulla fibra UHMWPE, al fine di conoscere il comportamento meccanico anisotropo della stessa. Successivamente, attraverso una sistematica campagna di prove sperimentali, è stato valutato il comportamento meccanico della lamina unidirezionale considerando diverse condizioni di carico (taglio, trazione longitudinale e trasversale, compressione longitudinale e trasversale) e variando il principale parametro di influenza costituito dalla percentuale in volume del rinforzo. I risultati dell’analisi sperimentale eseguita hanno consentito altresì l’implementazione di modelli di micromeccanica anisotropi, che possono essere vantaggiosamente utilizzati nelle fasi di progettazione per la previsione delle proprietà meccaniche del generico laminato composito
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
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Semi-automated and interactive segmentation of contrast-enhancing masses on breast DCE-MRI using spatial fuzzy clustering
No full textMultiparametric Magnetic Resonance Imaging (MRI) is the most sensitive imaging modality for breast cancer detection and is increasingly playing a key role in lesion characterization. In this context, accurate and reliable quantification of the shape and extent of breast cancer is crucial in clinical research environments. Since conventional lesion delineation procedures are still mostly manual, automated segmentation approaches can improve this time-consuming and operator-dependent task by annotating the regions of interest in a reproducible manner. In this work, a semi-automated and interactive approach based on the spatial Fuzzy C-Means (sFCM) algorithm is proposed, used to segment masses on dynamic contrast-enhanced (DCE) MRI of the breast. Our method was compared against existing approaches based on classic image processing, namely (i) Otsu's method for thresholding-based segmentation, and (ii) the traditional FCM algorithm. A further comparison was performed against state-of-the-art Convolutional Neural Networks (CNNs) for medical image segmentation, namely SegNet and U-Net, in a 5-fold cross-validation scheme. The results showed the validity of the proposed approach, by significantly outperforming the competing methods in terms of the Dice similarity coefficient (84.47±4.75). Moreover, a Pearson's coefficient of ρ=0.993 showed a high correlation between segmented volume and the gold standard provided by clinicians. Overall, the proposed method was confirmed to outperform the competing literature methods. The proposed computer-assisted approach could be deployed into clinical research environments by providing a reliable tool for volumetric and radiomics analyses
Variations on the Author
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