Investigation of third body role in dry contacts. Experimental procedure to dissociate the effects of substrate and interface layer on the contact pair frictional response

This paper presents an experimental approach for the evaluation of the third body role in dry contacts. The ultrasonic cleaning is applied to remove the third body layer from a contact sample pair, allowing to perform frictional tests with and without the interface layer. The comparison between the observed behaviors evidences a strong influence of the third body on the overall frictional response. The cleaned samples have been used as the substrate to introduce an external third body. The frictional tests pointed out the predominant role of the interface layer, rather than the substrate, on the frictional performances. This procedure allows to test external (eventually artificial) third bodies, investigating the role of different features (morphology, composition) on the frictional response

Identification of dynamic contact instabilities generated by braking materials

The occurrence of unstable friction-induced vibrations is a major issue for braking manufacturers, as they lead to annoying noise, structure vibrations and brake surface degradation. Understanding the underlying causes of frictional instabilities, arising during the sliding between two bodies, is necessary for developing solutions and countermeasures. For this purpose, in this work, an experimental and numerical investigation of contact instabilities has been performed. Mode coupling and negative friction-velocity slope instabilities have been numerically investigated by both lumped-parameter and finite element models. As well, an experimental campaign has been carried out for recovering the frictional and vibrational response of braking materials under different boundary conditions. The comparison between numerical and experimental results allows validating a new methodology, based on the study of the phase shift between the tangential and normal vibrational responses, in order to distinguish the different types of contact instabilities

Revealing the interface in polymer nanocomposites

The morphological characterization of polymer nanocomposites over multiple length scales is a fundamental challenge. Here, we report a technique for high-throughput monitoring of interface and dispersion in polymer nanocomposites based on Förster resonance energy transfer (FRET). Nanofibrillated cellulose (NFC), fluorescently labeled with 5-(4,6-dichlorotriazinyl)- aminofluorescein (FL) and dispersed into polyethylene (PE) doped with Coumarin 30 (C30), is used as a model system to assess the ability of FRET to evaluate the effect of processing on NFC dispersion in PE. The level of energy transfer and its standard deviation, measured by fluorescence spectroscopy and laser scanning confocal microscopy (LSCM), are exploited to monitor the extent of interface formation and composite homogeneity, respectively. FRET algorithms are used to generate color-coded images for a real-space observation of energy transfer efficiency. These images reveal interface formation at a nanoscale while probing a macroscale area that is large enough to be representative of the entire sample. The unique ability of this technique to simultaneously provide orientation/spatial information at a macroscale and nanoscale features, encoded in the FRET signal, provides a new powerful tool for structure-property- processing investigation in polymer nanocomposites.</p

Utilizzo ed efficacia della Citizen science e correttezza della divulgazione dei media per il monitoraggio in Italia della Vespa velutina nigrithorax Lepeletier, 1836 (Hymenoptera: Vespidae)

Le invasioni biologiche sono un’importante minaccia alla biodiversità e l’adozione di protocolli di monitoraggio ed allerta affidabili e sostenibili a lungo termine su aree di grande estensione consente la rapida attuazione di misure di controllo efficaci. Il coinvolgimento dei cittadini in progetti di citizen science può integrare lo sforzo di campionamento da parte di ricercatori e professionisti, permettendo di documentare con maggior risoluzione e minor sforzo la diffusione delle specie aliene e facilitare la loro gestione. I media giocano un ruolo cruciale nel raggiungimento di questi obiettivi, attraverso la loro attività di informazione e sensibilizzazione al problema, ed è quindi importante che descrivano il fenomeno con informazioni corrette e utili al monitoraggio della specie target. La mia tesi indaga questi due aspetti in riferimento ad una delle più importanti invasioni biologiche degli ultimi anni in Italia, l’arrivo e la diffusione del calabrone Vespa velutina nigrithorax (Lepeletier, 1836). V. velutina è originaria del sud-est asiatico, e, dopo un’accidentale introduzione in Francia attraverso l’importazione di vasellame dalla Cina, ha colonizzato vari paesi europei, raggiungendo l’Italia nel 2012. Ad oggi la specie è stata segnalata in varie regioni (Piemonte, Veneto, Lombardia, Toscana ed Emilia-Romagna) e la Toscana rappresenta il fronte principale di espansione. La preoccupazione per questa invasione biologica è ben supportata per quanto riguarda l’impatto ecologico ed economico su Apis mellifera. È noto, infatti, come la strategia di predazione, con appostamenti all’entrata delle arnie, sia particolarmente efficiente sulle colonie di A. mellifera. Oltre all’impatto sull’ape da miele, l’analisi della dieta di V. velutina suggerisce un potenziale impatto negativo anche sulle comunità di impollinatori selvatici (altri apoidei, lepidotteri e ditteri), soprattutto al di fuori dell’habitat urbano. Il progetto di citizen science Stopvelutina raccoglie segnalazioni da parte dei cittadini attraverso un portale web da fine 2015, ed è diventato in questi anni il progetto di riferimento a livello nazionale. La mia tesi ha come scopo la valutazione dell’efficacia di questo progetto di citizen science nel monitorare la diffusione di questa specie in Italia, analizzando in che misura il progetto abbia soddisfatto i requisiti cruciali di un sistema di allerta precoce, rappresentati da copertura spaziale, copertura temporale, continuità temporale e affidabilità dei dati. Inoltre, è stata valutata anche la correttezza delle informazioni divulgate dei media su questa specie. I dati relativi ai primi 7 anni di progetto indicano che la partecipazione al progetto è stata alta, con più di 7000 segnalazioni. Anche la copertura territoriale è stata ampia, con segnalazioni inviate da parte di tutte le regioni italiane, anche in zone molto lontane dal fronte di invasione. Le segnalazioni sono avvenute durante tutto il periodo di attività del calabrone, suggerendo che l'intero ciclo vitale sia stato coperto. I dati raccolti supportano la fattibilità e l'efficacia del progetto di citizen science Stopvelutina, indicando anche possibili miglioramenti nella promozione e partecipazione al progetto, in particolar modo riguardo alle modalità di segnalazione da parte dei cittadini e alle principali difficoltà nel riconoscimento della specie. Per quanto riguarda la divulgazione da parte dei media italiani, è stata osservata una tendenza nel riportare informazioni parziali, o errate, sulla biologia della specie e sulla sua gestione. Un altro limite riscontrato è la frequente assenza di informazioni sull’esistenza di portali appositi che danno la possibilità di segnalare la specie in caso di avvistamento. L’obbiettivo finale del progetto di tesi è quindi quello di fornire alcune indicazioni per il miglioramento del progetto Stopvelutina (al fine di aumentare la partecipazione e migliorare la qualità del dato) e di rendere disponibile un vademecum che possa guidare i giornalisti e divulgatori verso una migliore divulgazione su questa invasione biologica.

Rescue data as an alternative for assessing trends and phenological changes in two invasive parakeet species

AbstractMonitoring population trends of alien species is pivotal to design effective management plans to preserve native biodiversity, particularly urban areas, where most populations of alien birds are established. Urban wildlife rescue centers, with personnel trained to record species, age and sex of each individual brought by the public, may represent a reliable citizen-science based method to estimate both local changes in alien species phenology and population trends. In this work, we analysed records of monk and ring-necked parakeets by comparing rescue records in the urban area of Rome from the last 15 years. We also tested whether breeding phenology of alien parakeets showed any changes since the start of the invasion processes.We recorded a strong correlation between the number of rescued parakeets and their population trends, thus confirming the importance of wildlife rescue centers in monitoring populations of alien species in urban areas. We also observed a shift in the breeding phenology of these parakeet species. The hatching peak for ring-necked parakeet occurred in early spring, in line with previous studies on the reproduction of this species, but with a slight increase in the number of months with evidence of breeding in the last years. As to the monk parakeet, our findings support the expansion of its reproductive season between 2006 and 2020 in Rome, with chicks currently being observed for seven months a year. Therefore, data collected through wildlife rescue centers may help improving models of population growth of alien species established in urban areas.</jats:p

Experimental investigation on brake squeal unpredictability: role of the friction noise

Dynamic contact instabilities represent a common issue in brake industry, causing noise and passenger dissatisfaction. Past works identified mode coupling as the cause of brake squeal, but the conditions for its occurrence are still not fully understood, making this phenomenon hardly predictable. This work investigates the relationship between the friction noise, intended as the dynamic excitation generated by the local interface interactions (ruptures, impacts ...), and the unstable response of the system. An experimental measurement campaign, conducted on a dedicated tribometer, highlighted that, even in presence of the same macroscopic friction coefficient, mode coupling instability occurred only when in presence of high values of friction noise. Therefore, the friction noise is proposed as a trigger factor for brake squeal occurrence