PRIN 2022 招标公告。2022年2月2日第104号决定

项目名称：软物质与层级材料的创新数学模型

CODICE CUP:  D53D23006020006

预算：€ 95.970

P.I.: Giuseppe Puglisi
其他研究单位负责人：
Luciano TERESI 罗马第三大学
Luca DESERI 特伦托大学
Arsenio CUTOLO 那不勒斯费德里科二世大学

项目简要说明
“软物质与层级材料的创新数学模型”项目旨在开发用于研究软性与复杂材料的多尺度数学模型，研究对象涵盖生物材料以及受自然启发的层级材料。该方法具有跨学科特征，整合了统计力学、非线性连续介质力学、多物理场建模、数值模拟、实验分析以及物理约束机器学习方法。各项活动沿四条研究方向展开，并由相应单位协调：生物与聚合物材料的多尺度模型（UR Poliba，PI：Giuseppe Puglisi）、形态发生力学（UR Roma Tre）、软材料在基底上的失稳与起皱（UR Trento）、细胞力学与多物理场（UR Napoli）。该项目由意大利大学与研究部（MUR）资助. 

目的
其根本目标是通过结合理论、计算与实验分析，建立材料宏观行为与其微观及纳米尺度性质之间的直接联系。巴里理工大学研究单元尤其致力于开发面向生物启发材料的预测模型——特别关注丝绸及受其启发的人造纤维——并整合统计力学、相变建模以及物理约束机器学习。Poliba 的活动属于项目的 A 线，专注于生物材料和聚合物材料的多尺度方法，并在先进材料、工程和生物力学领域具有应用前景. 

预期成果
巴里理工大学研究单元的活动旨在开发多尺度分析模型，以建立生物材料分子结构和微观结构与其宏观响应之间的联系。预期将获得基于物理原理的新型分析工具，用于对复杂材料的本构行为进行描述——包括纤维系统、蛋白质材料以及处于可变环境条件下的软材料——并进一步加深对控制相变、断裂、黏附和热涨落机制的理解。在传播方面，预计将在高影响力国际期刊上发表论文，并在相关研究团队之间建立稳定的科学网络.

已取得的成果 （对于正在进行中的、属于滚动资助的 PRIN 2022 项目，本部分将不予填写）
巴里理工大学研究单元的活动遵循了一条连贯的科学路径，将统计力学、非线性连续介质力学与多尺度建模结合于一个用于研究软材料和层级材料的理论框架中。研究阐明了多稳态系统中的热力学极限及热涨落的作用，并将其应用于断裂、黏附和相变。一个核心研究方向涉及蜘蛛丝及仿生材料的建模：超收缩被解释为由湿度驱动的固-固相变，而收缩-扭转耦合响应则被归因于一种双重庞廷效应。基于物理原理的机器学习方法支持了针对这些复杂系统的可解释分析模型的开发。

在实验层面，得益于该项目的资助，现有的双轴试验机被扩展配备了温湿度可控的气候箱、新型传感器以及立体 DIC 光学系统，从而能够获取关于温度和湿度对所研究材料力学行为耦合影响的基础性认识。

研究成果已通过在高影响力国际期刊上发表论文以及在国内外会议上作报告的方式进行了传播。该项目还促进了与其他从事相关领域研究的国内科研团队建立科学网络，并通过组织 PRIN 项目之间的联合会议得以巩固。

该项目由大学与研究部（MUR）资助。