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I materiali polimerici avanzati possono essere progettati per imitare le proprietà meccaniche soffici e deformabili dei tessuti biologici. Questa caratteristica li rende ideali per applicazioni in ambiti innovativi come la robotica soffice e la simulazione chirurgica. Nel contesto della robotica, tali materiali possono essere utilizzati per realizzare attuatori e sensori flessibili, come manipolatori in grado di emulare la percezione tattile umana. Parallelamente, l’impiego di materiali tessuto-equivalenti consente la creazione di modelli fisici (phantoms) capaci di replicare con estremo realismo specifiche regioni dell’anatomia umana. Questi modelli rappresentano uno strumento prezioso per la simulazione e l’addestramento chirurgico, con un impatto significativo nella formazione di giovani medici.

ATTIVITÀ DI TESI

1. Sintesi e caratterizzazione di sensori polimerici multi-funzionali (forza, temperatura, umidità), a base di ionogel, per applicazioni in robotica soffice e training chirurgico.
2. Studio di materiali tessuto-equivalenti e sviluppo di phantoms per la simulazione chirurgica (regione epatica, sistemi vascolari, stratificazione cutanea).

Particolare attenzione verrà devoluta allo studio di processi di STAMPA 3D dei materiali studiati.

REFERENTI: Dr. Lorenzo Migliorini (lorenzo.migliorini@unimi.it), Prof. Paolo Milani (paolo.milani@mi.infn.it)

L’attività svolta in questo contesto prevede lo studio dei meccanismi fondamentali alla base di approcci alternativi a sistemi hardware di calcolo tradizionale, basati su architettura Von Neumann, e al loro sviluppo. Il termine “neuromorfo”, riferito allo sviluppo di soluzioni che siano in grado di riprodurre alcune delle caratteristiche strutturali e funzionali del cervello umano, marca quindi la differenza con la tecnologia ad oggi adottata. Le tecnologie sviluppate sfruttano sistemi caratterizzati da fenomeni non-lineari (film metallici assemblati da cluster), permettendo la realizzazione di dispositivi di trattamento dati in cui l’unità di memoria coincide con quella di calcolo. In vista di applicazioni questo ambito di ricerca comprende anche lo sviluppo di dispositivi di computazione integrabili in materiali adottati per soluzioni di robotica soffice e nello sviluppo di porte logiche universali reversibili.

I lavori di tesi proposti in questo contesto prevedono l’utilizzo di diverse tecniche di deposizione di film sottili e di caratterizzazione delle loro proprietà strutturali e funzionali, in particolare:

1. Studio della risposta elettrica di sistemi nanostrutturati a input in corrente alternata
2. Indagine della dinamica stocastica e descrizione di proprietà emergenti del network nanostrutturato tramite microtermografia
3. Fenomeni di Resistive Switching all’interfaccia con un elettrolita acquoso e rete neuronale biologica
4. Sviluppo di dispositivi memristivi come componenti elettroniche riconfigurabili
5. Implementazione di dispositivi memristivi su materiali flessibili
6. Strategia non convenzionale di pattern recognition di serie temporali arbitrarie
7. Sviluppo di dispositivi hardware per pattern recognition tramite ingegnerizzazione della connettività spazio-temporale del network
8. Simulazione della distribuzione di campo elettrico e della riorganizzazione strutturale di un network assemblato da cluster in seguito a trasporto elettrico

REFERENTI: Dr.ssa Francesca Borghi (francesca.borghi@unimi.it), Prof. Paolo Milani (paolo.milani@mi.infn.it)