Rivista di informazione del Dipartimento di Ingegneria Industriale
Università di Trento
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Il Dipartimento di Ingegneria Industriale è coinvolto in diversi progetti bilaterali volti a rafforzare l’internazionalizzazione della didattica e della ricerca. Tra questi figura DefHent – Defects Engineering in High Entropy Electrolytes for Solid-State Batteries, progetto finanziato dal Ministero degli Affari Esteri e della Cooperazione Internazionale (MAECI) e sviluppato in collaborazione con l’Indian Institute of Technology Delhi (IIT Delhi).
Per il DII partecipano al progetto i professori Mattia Biesuz e Gian D. Sorarù, insieme ai partner indiani del Department of Materials Science and Engineering (DMSE).
DefHent punta a sviluppare nuovi elettroliti solidi per le batterie agli ioni di litio, applicando il concetto dell’alta entropia. Sostituire gli elettroliti liquidi con materiali solidi rappresenta infatti una delle strade più promettenti per realizzare batterie più sicure e dalle prestazioni migliori.
I cosiddetti high-entropy ceramics, o ceramici ad alta entropia, costituiscono una classe di materiali relativamente recente. Il loro sviluppo è iniziato nel 2015 con semplici sistemi di ossidi a struttura salgemma e si è poi esteso a numerose famiglie di composti: dai ceramici per temperature ultraelevate, come nitruri, boruri e carburi, ai materiali termoelettrici, fino ai conduttori di ioni ossigeno e agli elettroliti per il trasporto protonico.
Il progetto si inserisce in una più ampia attività di ricerca del Dipartimento sui materiali ad alta entropia, alla quale partecipa anche il professor Vincenzo Sglavo attraverso due progetti PRIN.
Il concetto di alta entropia si basa sulla formazione di soluzioni solide contenenti almeno cinque elementi nello stesso sito del reticolo cristallino, generalmente quello occupato dai cationi. La presenza di numerosi elementi aumenta l’entropia configurazionale del sistema e consente di ottenere strutture e proprietà difficilmente raggiungibili attraverso le composizioni tradizionali.
L’aspetto più interessante di questo approccio è la possibilità di progettare nuovi materiali esplorando uno spazio di composizioni estremamente ampio. Variando gli elementi e le loro concentrazioni si possono infatti generare nuove fasi cristalline e modulare proprietà strutturali, termiche, meccaniche ed elettrochimiche.
L’alta entropia rappresenta quindi un territorio di frontiera per la scienza dei materiali: offre grandi opportunità, ma richiede anche nuovi strumenti per orientarsi tra le numerosissime combinazioni possibili.
Accanto allo sviluppo sperimentale di nuovi materiali, la ricerca sta elaborando modelli termodinamici avanzati per prevedere la stabilità delle diverse fasi cristalline. Diventa così essenziale integrare competenze sperimentali e computazionali.
Per IIT Delhi partecipano al progetto i professori A. Sarkar e N.S. Harsha Gunda. Il primo si occupa in particolare delle proprietà elettrochimiche dei materiali; il secondo utilizza metodi basati sulla teoria del funzionale della densità (DFT) e sul machine learning per sviluppare nuovi materiali e prevederne, a partire dai principi fondamentali, le proprietà termodinamiche e di trasporto. Alla collaborazione prendono parte anche altri ricercatori del DMSE, tra cui il professor J. Jain.
Questa combinazione di competenze permette di affrontare lo sviluppo degli elettroliti da prospettive complementari: la preparazione e la caratterizzazione sperimentale dei materiali, la comprensione dei fenomeni che ne determinano le prestazioni e la previsione delle composizioni più promettenti.
Nel corso del progetto si sono già svolte due visite del professor Biesuz all’IIT Delhi e, nel maggio 2026, una visita dei partner indiani a Trento. In questa occasione è stato firmato un memorandum d’intesa tra i due Dipartimenti, con l’obiettivo di consolidare la collaborazione nella ricerca e nella formazione. È inoltre allo studio una possibile estensione dell’accordo a livello di Ateneo.
L’IIT Delhi è un’istituzione di eccellenza riconosciuta a livello internazionale. Oltre alla ricerca sui ceramici avanzati, il suo Department of Materials Science and Engineering offre opportunità di collaborazione in numerosi ambiti della scienza e dell’ingegneria dei materiali.
L’Istituto sta inoltre realizzando nuove infrastrutture per la caratterizzazione dei materiali ad alta temperatura, destinate ad applicazioni che spaziano dall’aerospazio alla difesa. Queste nuove competenze e infrastrutture potranno aprire ulteriori occasioni di collaborazione con il DII, rafforzando una partnership strategica fondata sullo scambio di conoscenze, ricercatori e studenti.
