I NUOVI MATERIALI
PRODUZIONE
CERAMICI AVANZATI
materiali ottenuti dalla ceramica utrili per le industrie
UTILIZZO
BIOPLASTICHE
Materiali TERMOPLASTICI, composti da polimeri e sono compostabili
MATER-BI
TIPOLOGIE
PLA
MATERIALI COMPOSTI
NANOMATERIALI
materiali o sost.chimiche molto piccole
NANOMATERIALI
Sono ottenuti combinando due materiali, ognuno dei quali mantiene la propria «identità». Il secondo materiale è detto matrice e serve a tenere insieme e proteggere i rinforzi.
FIBRE COME RINFORZI
LEGHE A MEMORIA DI FORMA E BIOMATERIALI
BIOMATERIALI
LEGHE A MEMORIA DI FORMA
A. Allumina :È caratterizzata da durezza e da resistenza all’usura e alle alte temperature. Si usa per applicazioni meccaniche ; applicazioni bio- mediche ; applicazioni elettriche ed elet- troniche .
B. Carburo di silicio :Ha una bassissima deformazione con le va- riazioni di temperatura. Si usa nell’industria automobilistica per i sistemi frenanti di auto da corsa e per i filtri antiparticolato dei mo- tori diesel. Per la sua elevata durezza, viene impiegato negli utensi- li da taglio o come materiale abrasivo per la levigatura. Grazie alle proprietà di semiconduttore è usato nei circuiti ad alta potenza.
D. Fibre ottiche :Sono capaci di condurre al loro interno la luce. Realizzate con vetro al quarzo purissimo, hanno sostituito i fili in rame in quei settori in cui è necessaria grande velocità, bassa di- spersione e basse interferenze. Necessitano di convertitori ai loro capi per trasformare i segnali elettrici in luce e viceversa
C. Ceramiche piezoelettriche: Producono una breve corrente elet- trica se sottoposti a una vibrazione di una certa intensità. Questo fenomeno si chiama effetto piezoelettrico diretto. Una possibile appli- cazione di queste ceramiche è nei sensori antivibrazione per auto o nei trasduttori acustici come i microfoni
E. Superconduttori: Non offrono alcuna resistenza al passaggio di corrente elettrica se raffreddati sotto la loro temperatura critica. Il superconduttore più utile, cioè con temperatura critica più alta , è un composto ceramico a base di mercurio, bario, calcio, rame e ossigeno.
IL MATER-BI
MATER-BI: è una bioplastica a base di amido di mais, grano e patate, contiene una piccola parte di poliestere derivato da oli vegetali e petrolio , viene diffuso in granuli e poi viene lavorato in maniera simile alle plastiche . E' molto diffuso nella realizzazione di: shopper , posate piatti usa e getta , bastoncini cotonati e teli da pacciamatura. Il Mater-bi è compostabile e viene riciclato insieme ai rifiuti organici.
NANOMATERIALI
i nanomateriali sono materiali o sostanze chimiche formati da parti- celle piccolissime, di dimensioni circa 10 000 volte inferiori al diame- tro di un capello. L’unità di misura di queste particelle è il nanometro , pari a 1 miliardesimo di metro. Sono così piccoli che per le loro dimensioni, possono attraversare la membrana cellulare penetrando nell’organismo. I nanomateriali sono utilizzati in molti settori, come il tessile, la mec- canica, l’elettronica. Un esempio di nanomateriale è il grafene, che viene realizzato usando un unico strato di atomi di carbonio, la cui di- sposizione ricorda quella a celle esagonali dell’alveare. Il grafene, il ma- teriale più leggero e sottile che sia mai stato creato, è 200 volte più resistente dell’acciaio ma flessibile come un foglio di plastica. Grazie alle sue eccezionali proprietà elettriche verrà utilizzato anche per produrre dispositivi elet- tronici e per sostituire i metalli rari.
B. Fibre di carbonio Hanno basso peso ed elevata resistenza sia mec- canica che alle variazioni di temperatura. Un materiale composi- to che resiste alle alte temperature è l’RCC (in inglese Reinforced Carbon-Carbon) che ha una matrice a base di grafite (carbonio) con rinforzi in fibra di carbonio. Le fibre di carbonio hanno moltissime applicazioni: ali degli aerei, scafi e vele per le barche, telai di bici- clette da corsa, auto sportive.
UTILIZZO DEI CERAMICI AVANZATI
I materiali ceramici avanzati sono utilizzati nei settori industriali più moderni, come la microelettronica, le telecomunicazioni, l’industria aerospaziale. Per esempio lo scudo termico che ha permesso allo Space Shuttle di rientrare nell’atmosfera senza incendiarsi è stato realizzato con questo tipo di materiali. Sono materiali ceramici avanzati l’allumi- na, il carburo di silicio, le ceramiche piezoelettriche, le fibre ottiche e i superconduttori.
FIBRE COME RINFORZI
Se le fibre sono disposte in una certa direzione, il materiale risponderà bene se sollecitato solo lungo tale direzione. Se le fibre sono orientate in più direzioni, per esempio intrecciandole come un tessuto, il mate- riale sarà più pesante ma più resistente in tutte le direzioni.
A. Fibre di vetro Sono molto diffuse e abbastanza economiche; non presentano i difetti che rendono fragile il vetro e sono usate soprat- tutto per produrre la vetroresina. Le fibre di vetro sono usate negli scafidelle barche, nelle tavole da windsurf e negli alianti
biomateriali
Biomateriali Un biomateriale è un materiale progettato per interagire con il corpo umano e usato in un dispositivo medico. Deve essere quindi biocom- patibile, ovvero deve essere «accettato» dall’organismo nel quale vie- ne inserito senza provocare danni o reazioni di rigetto. I biomateriali, che possono essere di origine biologica o di origine sintetica, sono uti- lizzati per: • sostituire parti del corpo mancanti o danneggiate ; • correggere problemi funzionali o estetici ; • ripristinare capacità funzionali ; • aiutare nella diagnosi e nella cura di malattie . Questi materiali interagiscono o a livello molecolare, come nell’inte- grazione tra protesi e ossa, oppure a livello macroscopico, se sostitui- scono interi organi. Per esempio un cuore artificiale si sostituisce al cuore interagendo con il resto dell’organismo.
LEGHE A MEMORIA DI FORMA E LEGHE NiTI
Sono materiali metallici che riescono a tornare a una forma «memoriz- zata» quando viene cambiata la loro temperatura o la sollecitazione ap- plicata. Per esempio le molle dei pannelli solari sui satelliti sono fatte con queste leghe: una volta in orbita, variando la temperatura, le molle fanno aprire i pannelli solari. Le montature degli occhiali in lega a me- moria di forma, se vengono «accartocciate», tendono da sole a riacqui- stare la forma iniziale. La lega scoperta per prima con queste caratteristiche era composta da oro e cadmio. Poi si scoprì che anche l’ottone poteva avere tali proprietà. Negli anni Sessanta si arrivò all’osservazione della memoria di forma nella lega di nichel e titanio . Utilizzo delle leghe NiTi Le leghe NiTi vengono utilizzate in molti settori industriali e in campo medico. In ambito industriale si usano per apparecchi antivibrazioni e silenziatori per elettrodomestici; regolatori di temperatura per l’acqua dei rubinetti . Nel settore medico vengono invece utilizzate per apparecchi ortodontici che permettono di applicare la forza sui denti anche durante la masticazione; sonde per aprire arterie occluse, perni per fratture ossee ecc.
KEVLAR
Kevlar (fibra sintetica) Ha ottime caratteristiche di resistenza meccanica e alle alte temperature. Il kevlar viene usato soprattutto nel settore aeronautico e per le attrezzature sportive, come canoe e corde da arrampicata.
PLA
Il PLA (acido polilattico) è una bioplastica a base di amido di mais ottenibile anche dalla canna da zucchero. ® Viene utilizzata in ambiti simili al Mater-Bi , in partico- lare per sostituire il PET nella produzione di bottiglie per l’acqua. Viene inoltre usata sotto forma di fili colo- rati per realizzare oggetti con le stampanti 3D. Anche il PLA è compostabile (in compostiere industriali) e viene riciclato insieme ai rifiuti organici.
PRODUZIONE DEI CERAMICI AVANZATI
Per produrre i materiali ceramici avanzati si parte da polveri di elevata purezza. Le fasi principali della produzione sono quattro. 1. Preparazione :delle polveri Le polveri vengono ottenute da mate- rie prime naturali o da semplici prodotti chimici; i granelli vengo- no poi tutti uniformati alle stesse dimensioni. 2.formatura: la polvere viene lavorata mediante colatura, stampaggio, trafilatura ecc. 3. Essiccamento: Il pezzo, dopo essere stato formato, viene riscaldato a circa 100 °C per molte ore. co e meccanico che compatta le polveri di cui è composto. 4. Sinterizzazione: Il pezzo viene sottoposto a un trattamento termi-
MAPPA SUI NUOVI MATERIALI
_not_ AlexuS
Created on March 5, 2024
MAPPA REASSUNTIVA SUI NUOVI MATERIALI DI DAVIDE SERINO
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I NUOVI MATERIALI
PRODUZIONE
CERAMICI AVANZATI
materiali ottenuti dalla ceramica utrili per le industrie
UTILIZZO
BIOPLASTICHE
Materiali TERMOPLASTICI, composti da polimeri e sono compostabili
MATER-BI
TIPOLOGIE
PLA
MATERIALI COMPOSTI
NANOMATERIALI
materiali o sost.chimiche molto piccole
NANOMATERIALI
Sono ottenuti combinando due materiali, ognuno dei quali mantiene la propria «identità». Il secondo materiale è detto matrice e serve a tenere insieme e proteggere i rinforzi.
FIBRE COME RINFORZI
LEGHE A MEMORIA DI FORMA E BIOMATERIALI
BIOMATERIALI
LEGHE A MEMORIA DI FORMA
A. Allumina :È caratterizzata da durezza e da resistenza all’usura e alle alte temperature. Si usa per applicazioni meccaniche ; applicazioni bio- mediche ; applicazioni elettriche ed elet- troniche .
B. Carburo di silicio :Ha una bassissima deformazione con le va- riazioni di temperatura. Si usa nell’industria automobilistica per i sistemi frenanti di auto da corsa e per i filtri antiparticolato dei mo- tori diesel. Per la sua elevata durezza, viene impiegato negli utensi- li da taglio o come materiale abrasivo per la levigatura. Grazie alle proprietà di semiconduttore è usato nei circuiti ad alta potenza.
D. Fibre ottiche :Sono capaci di condurre al loro interno la luce. Realizzate con vetro al quarzo purissimo, hanno sostituito i fili in rame in quei settori in cui è necessaria grande velocità, bassa di- spersione e basse interferenze. Necessitano di convertitori ai loro capi per trasformare i segnali elettrici in luce e viceversa
C. Ceramiche piezoelettriche: Producono una breve corrente elet- trica se sottoposti a una vibrazione di una certa intensità. Questo fenomeno si chiama effetto piezoelettrico diretto. Una possibile appli- cazione di queste ceramiche è nei sensori antivibrazione per auto o nei trasduttori acustici come i microfoni
E. Superconduttori: Non offrono alcuna resistenza al passaggio di corrente elettrica se raffreddati sotto la loro temperatura critica. Il superconduttore più utile, cioè con temperatura critica più alta , è un composto ceramico a base di mercurio, bario, calcio, rame e ossigeno.
IL MATER-BI
MATER-BI: è una bioplastica a base di amido di mais, grano e patate, contiene una piccola parte di poliestere derivato da oli vegetali e petrolio , viene diffuso in granuli e poi viene lavorato in maniera simile alle plastiche . E' molto diffuso nella realizzazione di: shopper , posate piatti usa e getta , bastoncini cotonati e teli da pacciamatura. Il Mater-bi è compostabile e viene riciclato insieme ai rifiuti organici.
NANOMATERIALI
i nanomateriali sono materiali o sostanze chimiche formati da parti- celle piccolissime, di dimensioni circa 10 000 volte inferiori al diame- tro di un capello. L’unità di misura di queste particelle è il nanometro , pari a 1 miliardesimo di metro. Sono così piccoli che per le loro dimensioni, possono attraversare la membrana cellulare penetrando nell’organismo. I nanomateriali sono utilizzati in molti settori, come il tessile, la mec- canica, l’elettronica. Un esempio di nanomateriale è il grafene, che viene realizzato usando un unico strato di atomi di carbonio, la cui di- sposizione ricorda quella a celle esagonali dell’alveare. Il grafene, il ma- teriale più leggero e sottile che sia mai stato creato, è 200 volte più resistente dell’acciaio ma flessibile come un foglio di plastica. Grazie alle sue eccezionali proprietà elettriche verrà utilizzato anche per produrre dispositivi elet- tronici e per sostituire i metalli rari.
B. Fibre di carbonio Hanno basso peso ed elevata resistenza sia mec- canica che alle variazioni di temperatura. Un materiale composi- to che resiste alle alte temperature è l’RCC (in inglese Reinforced Carbon-Carbon) che ha una matrice a base di grafite (carbonio) con rinforzi in fibra di carbonio. Le fibre di carbonio hanno moltissime applicazioni: ali degli aerei, scafi e vele per le barche, telai di bici- clette da corsa, auto sportive.
UTILIZZO DEI CERAMICI AVANZATI
I materiali ceramici avanzati sono utilizzati nei settori industriali più moderni, come la microelettronica, le telecomunicazioni, l’industria aerospaziale. Per esempio lo scudo termico che ha permesso allo Space Shuttle di rientrare nell’atmosfera senza incendiarsi è stato realizzato con questo tipo di materiali. Sono materiali ceramici avanzati l’allumi- na, il carburo di silicio, le ceramiche piezoelettriche, le fibre ottiche e i superconduttori.
FIBRE COME RINFORZI
Se le fibre sono disposte in una certa direzione, il materiale risponderà bene se sollecitato solo lungo tale direzione. Se le fibre sono orientate in più direzioni, per esempio intrecciandole come un tessuto, il mate- riale sarà più pesante ma più resistente in tutte le direzioni.
A. Fibre di vetro Sono molto diffuse e abbastanza economiche; non presentano i difetti che rendono fragile il vetro e sono usate soprat- tutto per produrre la vetroresina. Le fibre di vetro sono usate negli scafidelle barche, nelle tavole da windsurf e negli alianti
biomateriali
Biomateriali Un biomateriale è un materiale progettato per interagire con il corpo umano e usato in un dispositivo medico. Deve essere quindi biocom- patibile, ovvero deve essere «accettato» dall’organismo nel quale vie- ne inserito senza provocare danni o reazioni di rigetto. I biomateriali, che possono essere di origine biologica o di origine sintetica, sono uti- lizzati per: • sostituire parti del corpo mancanti o danneggiate ; • correggere problemi funzionali o estetici ; • ripristinare capacità funzionali ; • aiutare nella diagnosi e nella cura di malattie . Questi materiali interagiscono o a livello molecolare, come nell’inte- grazione tra protesi e ossa, oppure a livello macroscopico, se sostitui- scono interi organi. Per esempio un cuore artificiale si sostituisce al cuore interagendo con il resto dell’organismo.
LEGHE A MEMORIA DI FORMA E LEGHE NiTI
Sono materiali metallici che riescono a tornare a una forma «memoriz- zata» quando viene cambiata la loro temperatura o la sollecitazione ap- plicata. Per esempio le molle dei pannelli solari sui satelliti sono fatte con queste leghe: una volta in orbita, variando la temperatura, le molle fanno aprire i pannelli solari. Le montature degli occhiali in lega a me- moria di forma, se vengono «accartocciate», tendono da sole a riacqui- stare la forma iniziale. La lega scoperta per prima con queste caratteristiche era composta da oro e cadmio. Poi si scoprì che anche l’ottone poteva avere tali proprietà. Negli anni Sessanta si arrivò all’osservazione della memoria di forma nella lega di nichel e titanio . Utilizzo delle leghe NiTi Le leghe NiTi vengono utilizzate in molti settori industriali e in campo medico. In ambito industriale si usano per apparecchi antivibrazioni e silenziatori per elettrodomestici; regolatori di temperatura per l’acqua dei rubinetti . Nel settore medico vengono invece utilizzate per apparecchi ortodontici che permettono di applicare la forza sui denti anche durante la masticazione; sonde per aprire arterie occluse, perni per fratture ossee ecc.
KEVLAR
Kevlar (fibra sintetica) Ha ottime caratteristiche di resistenza meccanica e alle alte temperature. Il kevlar viene usato soprattutto nel settore aeronautico e per le attrezzature sportive, come canoe e corde da arrampicata.
PLA
Il PLA (acido polilattico) è una bioplastica a base di amido di mais ottenibile anche dalla canna da zucchero. ® Viene utilizzata in ambiti simili al Mater-Bi , in partico- lare per sostituire il PET nella produzione di bottiglie per l’acqua. Viene inoltre usata sotto forma di fili colo- rati per realizzare oggetti con le stampanti 3D. Anche il PLA è compostabile (in compostiere industriali) e viene riciclato insieme ai rifiuti organici.
PRODUZIONE DEI CERAMICI AVANZATI
Per produrre i materiali ceramici avanzati si parte da polveri di elevata purezza. Le fasi principali della produzione sono quattro. 1. Preparazione :delle polveri Le polveri vengono ottenute da mate- rie prime naturali o da semplici prodotti chimici; i granelli vengo- no poi tutti uniformati alle stesse dimensioni. 2.formatura: la polvere viene lavorata mediante colatura, stampaggio, trafilatura ecc. 3. Essiccamento: Il pezzo, dopo essere stato formato, viene riscaldato a circa 100 °C per molte ore. co e meccanico che compatta le polveri di cui è composto. 4. Sinterizzazione: Il pezzo viene sottoposto a un trattamento termi-