Il Team di ricerca proponente, che opera presso CNR ISTEC, ha brevettato una tecnologia per la produzione degli Smart Polycrystals (SP), policristalli ceramici trasparenti a base di YAG, granato di Al e Y (Y3Al5O12), drogato con ioni di terre rare e di metalli di transizione. Gli SP risolvono il problema della riduzione dell’efficienza nei sistemi laser a stato solido, causata dal riscaldamento disomogeneo dei monocristalli durante il processo di emissione. Utilizzati in sostituzione dei monocristalli, gli SP permettono di ridurre drasticamente questi effetti termici perché sono realizzati con un innovativo processo di additive manufacturingche consente non solo l’ottenimento di microstrutture prive di difetti, necessarie per la trasparenza, ma anche distribuzioni stratificate o graduali del drogante necessarie per controllare il riscaldamento del materiale. Gli SP hanno raggiunto TRL 4, validazione in laboratorio. Il brevetto è a titolarità CNR e protegge prodotto e processo.
Gli Smart Polycrystals (SP) possono essere realizzati ad una frazione dei costi dei monocristalli, con geometrie complesse e con distribuzioni non solo omogenee ma anche controllate degli ioni droganti. Questo vantaggio competitivo permette di rispondere a specifiche esigenze applicative di aumento delle performance, ad oggi insoddisfatte per la mancanza di tecniche che vadano oltre la realizzazione dei semplici bistrato. Un altro vantaggio è il ridotto impatto ambientale del processo produttivo che comporta anche un ulteriore risparmio sui costi. Le temperature di processo sono più basse e i tempi di produzione sono ridotti rispetto al processo produttivo dei monocristalli. Gli SP sono near-net shape con limitati scarti di produzione, e possono essere progettati e prodotti in modo da renderne possibile la rigenerazione a fine vita, secondo i criteri dell’economia circolare. Infine, la stampa 3D permette di miniaturizzare i componenti con un ulteriore risparmio di materie prime.
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