Lug 232018
 

La sostenibilità ambientale, lo sapete, è oramai una parola chiave della tecnologia sempre più spesso utilizzata sul nostro sito didattico.

Plastica è anch’essa una parola molto in voga, ma dai vantaggi enormi che ha dato a intere generazioni, siamo passati a considerarla come la causa di molti dei mali del nostro pianeta.

Uno dei prodotti più diffusi, creati attraverso il processo di vulcanizzazione delle gomme (vedi: DAL CAUCCIU’ ALLO PNEUMATICO) e dei polimeri sintetici, sono gli pneumatici. E’ un argomento che abbiamo molte volte affrontato sul nostro sito e se avete voglia potrete trovare l’elenco di queste letture alla fine dell’articolo.

Le grandi multinazionali che li realizzano, ma anche le innovative startup, stanno cercando una soluzione al problema generato dallo smaltimento di questi ultimi, soprattutto da quelli che vengono definiti tecnicamente PFU ossia Pneumatici Fuori Uso, quelli cioè non più utilizzabili.

Il progetto a cui mi sto riferendo prende il nome di “da Gomma a Gomma” ed ha preso avvio circa 3 anni fa grazie ad un consorzio di aziende italiane note come EcoTyre. Questo consorzio raccoglie alcune tra le più grandi realtà nazionali nel settore del riciclo dei pneumatici e altre esterne che, hanno messo a punto un processo con il quale è possibile triturare la gomma derivata degli pneumatici in disuso (FPU) per generare una nuova mescola utilizzabile per  nuovi pneumatici, con prestazioni pari a quelli precedenti.

I passaggi del processo, sono per ovvi motivi segreti, ma il procedimento si avvale di tre fasi principali: produzione di un granulato di gomma riciclata ad hoc con particolari caratteristiche. De-vulcanizzazione, ossia il processo inverso alla vulcanizzazione per far si che la gomma sia nuovamente utilizzabile una volta giunta alla sua fine vita. Creazione di una innovativa mescola capace di massimizzare e ottimizzare le caratteristiche di questa nuova miscela.

L’insieme di questi passaggi hanno consentito per la prima volta di realizzare un prodotto con caratteristiche incredibili, capaci di rivaleggiare con gli pneumatici nuovi.

Proprio per dimostrare la validità di questa innovazione, EcoTyre ha montato questi pneumatici su una flotta di 20 camion che dovrà percorrere circa un milione di chilometri per testare in modo massivo queste nuove gomme. Al termine di questo impegnativo test, la società trarrà le conclusioni del proprio lavoro e se tutto andrà come preventivato, molto probabilmente si passerà alla fase di commercializzazione con tanti ringraziamenti da parte dell’ambiente.

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Giu 142018
 

Plastica, è sicuramente il materiale di cui maggiormente si parla in questi giorni e purtroppo non positivamente. Telegiornali, radio, internet, ovunque la si menziona a causa dei suoi effetti altamente nocivi per l’ambiente.

Tante sono le strade e le ricerche sviluppate al fine di risolvere una volta per tutte i problemi generati dalla produzione di questo utilissimo materiale e l’ultima prende il nome di Sweetwoods, ossia la realizzazione di biomateriali a partire dal legno.

Questo progetto nasce dalla collaborazione di nove società europee finanziate con 21 milioni di euro dallo strumento finanziario Bio-Based Industries nel programma Horizon 2020 dell’Unione europea.

Il processo consiste nel trasformare il legno in zuccheri e lignina in modo da poter perfezionare ulteriormente il materiale in altri prodotti capaci di poter sostituire le sostanze chimiche e le materie plastiche derivate dal petrolio.

Il progetto è molto ambizioso e apre scenari del tutto nuovi nel panorama internazionale. Lo afferma Laura Koponen, il direttore generale della finlandese Spinverse, una delle nove società coinvolte. La Koponen, spiega, che l’obiettivo è quello di implementare una nuova tecnologia produttiva su scala industriale entro i prossimi 4 anni. Si è dimostrato che dal legno e dalla sua raffinazione, è possibile produrre tantissimi nuovi prodotti che prima potevano essere realizzati solo ed esclusivamente con il petrolio e i suoi derivati.

Tramite questo processo chiamato bioraffinamento, da 80 tonnellate di legno, sono stati realizzati prodotti ad alto valore aggiunto, quali bioplastiche, carburanti, edulcoranti, materiali per isolamento ed altro.

Dalla sinergia delle nove aziende europee, capeggiate dalla estone Graanul Biotech specializzata nella lavorazione del legno, sono stati sviluppati molteplici procedimenti atti alla realizzazione dei nuovi materiali. La finlandese MetGen ha ideato un procedimento che sfrutta gli enzimi per l’estrazione dal legno dei biomateriali puri e le ulteriori trasformazioni. La tedesca Tecnaro GmbH, la Armacell, la francese Global Bioenergies e la belga Recticel N.V., utilizzano poi questi biomateriali puri prodotti dalla MetGen, per produrre rispettivamente bio-materiali-compositi, schiume in elastomero, biocarburanti e schiume poliuretaniche.

Vedremo se i tempi di realizzazione di questo nuovo processo produttivo rispetteranno quelli previsti dal finanziamento europeo.

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Mag 172018
 

Da uno studio condotto da ricercatori dell’università di Leiden, nei Paesi Bassi, potrebbe essere realizzato un sistema di propulsione e movimento per robot di nuova concezione. In pratica, gli scienziati con a capo Scott Waitukaitis, hanno osservato uno strano fenomeno mostrato da alcune sfere di un gel, un poliacrilamide, nel momento in cui colpivano una superficie riscaldata.

Il poliacrilamide, è un gel molto utilizzato in cosmetica e l’esperimento condotto su di esso, ha messo in evidenza come questo, impregnato d’acqua, nel momento in cui cadeva su di una superficie incandescente, iniziava a rimbalzare in maniera sempre più veloce. La stranezza stava nell’altezza dei salti. Infatti, le palline che venivano rilasciate da molto vicino alla superficie incandescente, iniziavano ad aumentare l’altezza di rimbalzo fino ad un certo punto, mentre quelle rilasciate da più in alto perdevano progressivamente spinta fino ad attestarsi alla stessa altezza di rimbalzo.

Questo fenomeno ha incuriosito e non poco gli scienziati che hanno voluto capire con maggiore precisione quale fenomeno stesse alla base di questo comportamento.

L’esperimento condotto dal gruppo di ricercatori, ha utilizzato una padella riscaldata alla temperatura di 215°C sulla quale da differenti altezze sono state fatte cadere alcune di queste palline di gel impregnate d’acqua. Il risultato è stato quello che le palline hanno iniziato a rimbalzare freneticamente fino a quando tutte si sono stabilizzate ad una precisa altezza pari a circa 4 centimetri.

Fotografando il fenomeno con una camera ad alta velocità, si è potuto comprendere il mistero che stava dietro ai curiosi salti dell’idrogel. La macchina da presa ha infatti rivelato che ogni qual volta la pallina colpiva la superficie rovente, si aprivano sul punto di impatto dei microscopici fori fino a 3.000 volte al secondo. L’elasticità del materiale faceva si che si aprissero dai 10 ai 15 fori per rimbalzo, che poi si richiudevano per effetto della stessa elasticità. Da questi, fuoriusciva una microscopica quantità di vapore prodotto dall’istantanea evaporazione dell’acqua dalla superficie della sfera. Questa in pratica fungeva da propulsore spingendo la pallina verso l’alto perché la quantità di energia cinetica prodotta dal getto di vapore era pari a quella dissipata nell’impatto. Questo spiegherebbe la regolarità nell’altezza del rimbalzo. Quindi, variando la temperatura della superficie di impatto si potrebbe variare anche l’altezza del rimbalzo.

Il fenomeno è anche accompagnato da una notevole rumorosità; infatti, questi micro-getti di vapore, fanno vibrare in aria le palline che risuonano come un piccolo speaker.

Tra le possibili applicazioni di questo fenomeno, gli scienziati hanno individuato quella di un utilizzo in soft robot, cioè robot privi di parti rigide, capaci di muoversi liberamente grazie al passaggio di acqua o di una corrente.

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Mar 012018
 

La prevenzione in campo medico è la prima arma per affrontare le malattie di ogni genere e le persone e i medici lo sanno bene. Trovare, quindi, un modo per monitorare tutte le attività corporee importanti, necessarie a stabilire il nostro grado di salute, risulta essere un tassello fondamentale, se non il più importante, in questa battaglia. Smartwatch, indossabili, fasce fit, iniziano ad essere sempre più diffuse e sempre più utilizzate dalle persone, proprio in virtù della loro funzione ed efficacia.

Arriva dal Giappone, l’ultima innovazione in tal senso, dalla collaborazione tra l’Università di Tokyo e alcune aziende, quali la Dai Nippon Printing.

Si tratta di un circuito stampato, impresso su un lattice di gomma ideato e realizzato dal ricercatore giapponese Takao Someya. All’interno di un sottilissimo strato di materiale sintetico, deformabile e capace di allungarsi fino al 45% della sua superficie, Takao ha inserito un display che mostra ogni tipo di informazione biometrica dell’individuo, dei nano-sensori e un modulo di comunicazione.

Lo schermo, creato dalla Dai Nippon Printing, è una matrice di microLed rettangolare da 16*24 elementi annegati nella gomma attraverso una tecnologia proprietaria della Dai Nippon. Allo stesso modo sono annegati anche i micro-collegamenti necessari a rendere operativo il dispositivo.

Inoltre, una unità di elaborazione, un micro-chip, è anch’esso annegato all’interno del film sintetico con le stesse identiche tecniche utilizzate per i Led e per i collegamenti.

Si tratta in pratica di una pellicola, quasi una seconda pelle, indossabile da qualunque paziente, sportivo o persona che necessita la registrazione dei parametri vitali, assolutamente non invasiva, priva di qualunque controindicazione e indossabile anche per parecchi giorni consecutivamente. Questo è un grande vantaggio se pensiamo a particolari pazienti come possono esserlo i bambini o alcuni soggetti particolarmente critici.

Il sistema di nano-sensori registra gli impulsi che vengono elaborati dall’unità centrale e tramite lo schermo mostrati all’utente e attraverso il modulo di comunicazione, inviati ad un dispositivo portatile o sul cloud in modo da poter essere trasferiti direttamente ad una banca dati per le ulteriori elaborazioni o direttamente sul terminale del medico curante.

I sensori permettono di registrare parametri quali: pressione arteriosa, temperatura corporea, battito cardiaco e il potenziale bio-elettrico sviluppato dai muscoli.

Come è facile immaginare, un tale dispositivo potrebbe essere molto utile in campo medico e sportivo e se a questo aggiungiamo che la sua realizzazione non è particolarmente costosa, la possibilità di una sua rapida e importante diffusione potrebbe essere una logica conseguenza nei prossimi anni. La società che lo sviluppa conta di immetterlo sul mercato entro i prossimi 3 anni.

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Feb 202018
 
URANIO
DATI CONFIGURAZIONE
URANINITE ASPETTO

L’Uranio è un metallo altamente tossico ed ha numero atomico più alto di tutti: 92. Il suo simbolo chimico è U. Fonde a una temperatura di 1132°C. Si trova in natura in minerali chiamati pechblenda e uraninite. Il concentrato di Uranio si chiama Yellowcake.

Risalendo a degli scavi fatti a Napoli risulta che l’Uranio sia stato usato nel 79 a.C. per colorare le ceramiche. Però l’Uranio è stato realmente scoperto nel 1789 dallo scienziato tedesco Martin Heinrich Klaproth che trovò l’Uraninite. Prende il suo nome dal pianeta Urano che era stato scoperto poco prima. La consacrazione della sua scoperta avvenne, però, definitivamente nel 1841 da Eugène-Melchior Pèligot e nel 1850 fu usato per la prima volta.

Miniera di uranio

PROPRIETA’

Le principali proprietà dell’Uranio sono:

  • Conduttore termoelettrico;
  • Tossico;
  • Fusibile;
  • Duttile.
LEGHE

Miscelando l’uranio con altri metalli si ottengono numerose leghe. Le più importanti sono:

  • Acetano di Uranile;
  • Nitrato di Uranio;
  • Esafluoruro di Uranio;
  • Diuranato di Ammonio;
  • Diossido di Uranio.
IMPIEGHI

L’uranio ha due usi principali: uno militare e uno civile.

Si sfruttano in ambito militare le sue proprietà tossiche e radioattive, infatti si usa per:

  • Proiettili;
  • Bombe atomiche;
  • Propulsori di sottomarini e aerei militari.

In ambito civile, invece le sue applicazioni sono:

  • Centrali elettronucleari;
  • Per la fotografia;
  • Bussole giroscopiche.
Proiettile Bomba all’uranio Giroscopio
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NICOLE BETTO
Classe e Anno: Argomento di Riferimento:
Prima I – 2017/18 METALLI
Feb 202018
 
PLATINO
DATI CONFIGURAZIONE
PEPITA DI PLATINO ASPETTO

Il platino è un metallo di colore bianco-grigio, lucente e resiste alla corrosione. Il suo nome deriva dallo spagnolo “platina”, che significa “piccolo argento”. Ha simbolo chimico Pt e numero atomico 78.

Si trova sia allo stato nativo che, associato ad altri metalli del suo gruppo (rutenio, rodio, palladio, osmio e iridio), al ferro e al rame e, qualche volta, a piccole quantità di oro, nichel, manganese, piombo, mercurio.

Il platino fu studiato da C. Wood, da W. Watson e da molti altri, che ne indicarono le proprietà. W.H. Wollaston fu uno dei primi a ottenere oggetti di platino praticamente puro pressando e sintetizzando il metallo.

Miniera di Platino in Sud Africa

PROPRIETA’

Le principali proprietà del Platino sono:

  • Malleabile;
  • Duttile;
  • Resiste alla corrosione;
  • Resiste all’ossidazione;
  • Capacità catalitiche;
  • Buone proprietà reologiche alle alte temperature;
  • Conduttore elettrico;
  • Conduttore termico.
LEGHE

Le leghe a base di platino possono essere utilizzate a temperature superiori ai 2000K e, nonostante i costi elevati, sono di grande interesse per applicazioni strutturali.

Il platino puro ha bassa resistenza meccanica ad alte temperature; per questo viene generalmente legato con iridio (fino al 20%) o rodio (fino al 30%) che ne aumentano considerevolmente la resistenza a rottura.

Nell’oreficeria il platino è impiegato in lega col rame (10%) o col rutenio (5%) oppure con l’iridio (10%).

In elettrotecnica vengono impiegate leghe platino-rodio (10%) per i contatti, per i resistori dei forni a resistenza e per le termocoppie.

Per i contatti elettrici vengono preferite leghe di platino-iridio (20%) o di platino-rutenio (10%).

IMPIEGHI

In gioielleria era già usato dagli Inca e indossato dai faraoni, dopo però non fu più utilizzato. Nel 1895 il gioielliere Cartier lanciò una collezione che ebbe un’enorme successo e fu imitato da altri gioiellieri famosi. Il primo mercato sono gli Stati Uniti (ma quasi il 50% della gioielleria è di produzione italiana), seguiti dall’Europa e dal Giappone. I più grandi gioielli al mondo, come il celebre diamante Koh-i-Noor, sono montati su platino.

In orologeria per la fabbricazione degli orologi, il platino crea maggiori difficoltà di lavorazione di uno in oro, per questo, quelli in platino costano di più di quelli in oro.

Nell’industria viene utilizzato per le sue straordinarie proprietà per la fabbricazione di apparecchi di laboratorio e attrezzature dell’industria chimica (crogioli, termocoppie, termometri a resistenza, ecc.). Nell’industria chimica viene utilizzato perché è resistente alla maggior parte degli agenti chimici. Per la resistenza alle alte temperature è utilizzato in campo aeronautico. Per eliminare i gas di scarico viene utilizzato nelle marmitte catalitiche delle auto. In medicina trova impiego nei pace-maker ad esempio, mentre è molto usato in odontoiatria.

Gioielleria Strumenti odontoiatrici Orologi
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SALVATORE LANZAFAME
Classe e Anno: Argomento di Riferimento:
Prima D – 2017/18 METALLI
Feb 182018
 
NICHEL
DATI CONFIGURAZIONE
PENTLANTIDE ASPETTO

Il nichel è un elemento relativamente abbondante costituendo circa lo 0,01% della crosta terrestre. Ha simbolo chimico Ni e numero atomico 28.

Impiegato già da alcuni millenni in lega con il ferro e il rame, fu isolato per la prima volta come un nuovo elemento dallo svedese A.F. Cronstedt in un minerale di rame chiamato volgarmente kupfer-nickel.

Il nichel si ritrova in forma elementare soltanto nelle meteoriti ma, combinato con altri elementi, è piuttosto diffuso sulla crosta terrestre in minerali come la garnierite, la millerite, la niccolite, la pentlandite e la pirrotite.

Impianto di estrazione di minerali nicheliferi

I minerali solfurici, come la pentlandite e la pirrotite nichelifera, vengono generalmente fusi in un altoforno e trasportati in forma di lingotti di solfuro di rame e nichel alle raffinerie, dove il nichel viene estratto.

La maggior parte del nichel viene estratto in Canada, in particolare nella regione del Québec dove nel 1957 fu scoperto un ricchissimo deposito. Cuba, i paesi dell’ex Unione Sovietica, la Cina e l’Australia restano comunque importanti produttori.

PROPRIETA’

Le principali proprietà del Nichel sono:

  • colore grigio chiaro, assai lucente dopo lucidatura;
  • ottima resistenza agli agenti atmosferici (passivazione) e alle soluzioni alcaline;
  • buona resistenza alla trazione;
  • buona saldabilità;
  • buona estrudibilità;
  • ferro-magnetico;
  • duttile;
  • malleabile;
  • lucidabile.
LEGHE

Miscelando il nichel con altri metalli, è possibile realizzare numerose leghe. Le più importanti sono:

  • acciaio inox austenico (acciaio contenente nichel e cromo);
  • acciaio duplex (acciaio con cromo, nichel e molibdeno);
  • alnico (lega ferromagnetica di ferro, alluminio, nichel e cobalto);
  • cupronichel (rame e nichel);
  • superleghe base nichel (nichel e agenti leganti);
  • leghe a memoria di forma (nichel, titanio).
IMPIEGHI

Il nichel è usato principalmente nella preparazione delle leghe. Le proprieta’ principali delle leghe del nichel sono resistenza meccanica, duttilità, resistenza alla corrosione ed al calore.

Acciao Inox austenico:

  • pentole e servizi domestici;
  • finiture architettoniche.

Acciaio duplex:

  • scambiatori di calore;
  • macchine per movimentazione dei materiali.

Alnico:

  • Magneti permanenti.

Cupronichel:

  • impianti di dissalazione e condensatori marini;
  • chiglie delle navi;
  • piattaforme petrolifere.

Superleghe:

  • turbine a reazione.

Leghe a memoria di forma:

  • fili e molle (Flexinol), pistoni per uso meccanico o antenne paraboliche;
  • montature per occhiali;
  • ambito spaziale (azionamenti per le parti movibili dei satelliti);
  • ambito medicale (cateteri, apparecchi ortodontici, protesi);
  • automobilistico (valvole, impianti di condizionamento);
  • idraulico (regolazione automatica dell’acqua).

Oltre all’utilizzo nelle leghe il nichel trova importante impiego come rivestimento (nichelatura) capace di conferire notevoli proprietà al manufatto finale:

  • resistenza alla corrosione;
  • miglioramento dell’attrito;
  • resistenza all’usura;
  • aumento della durezza superficiale;
  • brasatura con leghe stagno-piombo;
  • ulteriori rivestimenti con metalli preziosi.
Monete Pentole Pile
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LARA PASTORINA
Classe e Anno: Argomento di Riferimento:
Prima I – 2017/18 METALLI
Dic 142017
 

Abbiamo parlato poco tempo fa di grandi innovazioni nel campo degli pneumatici (vedi: AIRFREE – LO PNEUMATICO SENZ’ARIA e DAL POMODORO ALLO PNEUMATICO). Lo abbiamo fatto perché questo è un settore in forte evoluzione, dovuto al fatto che gli pneumatici, oggi sono un grande problema ambientale e trovare una soluzione a questo oltre che renderli tecnologicamente e scientificamente avanzati, è diventata una priorità.

Il primo problema è sicuramente quello dello smaltimento, essendo formati da idrocarburi ed altre sostanze altamente tossiche e non biodegradabili. Inoltre, la ricerca mira a trovare soluzioni tecniche che rendano lo pneumatico più resistente, capace di adattarsi a superfici e usi diversi e di essere in qualche modo maggiormente smart.

Il secondo problema da affrontare è quello per cui gli attuali copertoni delle autovetture sono soggetti a foratura in quanto costituiti da un guscio esterno che trattiene all’interno aria.

Michelin, la grande azienda francese specializzata nella realizzazione di pneumatici usati nel quotidiano, ma anche nella Formula 1, forte della grande esperienza nel settore, sta sperimentando con successo una nuova formula di pneumatico concentrando in questo tutto il know how e le conoscenze bio-chimiche acquisite.

La ricerca della Michelin, è partita dal concetto di economia circolare, ossia della realizzazione di un prodotto eco-compatibile, riciclabile, reinseritile all’interno di un ciclo produttivo come per altri materiali quali il vetro e l’alluminio in modo da preservare l’ambiente dai catastrofici effetti prodotti dagli attuali copertoni.

La sezione che si occupa di questa sperimentazione si chiama Michelin Corporate Innovation Board (CIB) e il nome di questo progetto è Vision. Si tratta di un nuovo concept di pneumatico, realizzato con prodotti naturali e biodegradabili, prodotto utilizzando esclusivamente fonti rinnovabili, leggerissimo, senza aria e connesso.

Vision non contiene aria, per cui non può esplodere e non può sgonfiare, ha una struttura interna sufficientemente solida da sostenere il veicolo e una superficie esterna in grado di adattarsi ad ogni tipo di superficie, rendendo l’esperienza di guida confortevole e sicura.

L’altra innovazione sta nel fatto che Vision è l’unico pneumatico che si può ricaricare; infatti, grazie a speciali stampanti 3D è possibile usare l’esatta quantità di gomma finalizzata all’uso e alla durata dell’attività prevista. Il suo battistrada organico, lo rende adattabile ad ogni tipo di superficie facendo si che risulti assai piacevole la guida e molto alto il livello di sicurezza.

Lo pneumatico è dotato di speciali sensori che ne monitorano la superficie indicando immediatamente eventuali problemi su di essa, inoltre grazie ad un’apposita app, è possibile configurare la conformazione del battistrada in funzione delle necessità (ad esempio in caso di neve o di pioggia).

Secondo la Michelin, gestire questo tipo di pneumatico sarà semplicissimo come svolgere qualunque altra azione quotidiana. Lo pneumatico nascerà con l’autovettura e resterà per sempre con essa, dando al guidatore l’opportunità, tramite stampanti 3D, di ricaricarlo o conformarlo in ogni momento rispetto alle reali necessità. Questa operazione di ricarica, sarà effettuabile in qualunque centro specializzato (ad esempio i gommisti) dotati della particolare stampante 3D e l’operazione non durerà che qualche minuto facendo si che il proprietario dell’auto possa ripartire dopo pochi minuti con i propri nuovi-vecchi pneumatici.

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Apr 202017
 

Dagli studi di una ricercatrice della Ohio State University, arriva una probabile nuova soluzione al grave problema dell’inquinamento dovuto ai prodotti utilizzati per la realizzazione gli pneumatici. Fino ad oggi è stato utilizzato un prodotto chiamato nero di carbonio, derivato dal petrolio che costituisce circa il 30% del materiale usato per realizzazione delle ruote per auto.

Katrina Cornish, la bio-ricercatrice universitaria che sta portando avanti lo studio per la sostituzione di questo materiale altamente inquinante e cancerogeno, ha compreso come l’uso di alcuni materiali biodegradabili e naturali, destinati altrimenti alla discarica, possano essere impiegati in maniera proficua per sostituire prodotti non biodegradabili e inquinanti come quelli in uso.

Pomodoro02

La sua idea è nata dall’osservazione della particolare resistenza che hanno agli sforzi meccanici i gusci d’uovo e le bucce di pomodoro. Da qui l’idea di realizzare una miscela da integrare, per il momento con il nero di carbonio, per aumentare la resistenza degli pneumatici e renderli in qualche modo più eco-sostenibili.

Dall’analisi e dallo studio di questi due prodotti naturali il team della Cornish, ha scoperto che la polvere ottenuta dall’essiccazione e macinazione del guscio delle uova e della buccia del pomodoro può essere utilizzata come elemento di rinforzo nella mescola degli pneumatici.

Questo ingegnoso mix di prodotti naturali ha consentito di rendere lo pneumatico resistente e al tempo stesso flessibile, operazione quasi impossibile con altri additivi.

Questo risultato è spiegato dalla capacità delle fibre delle bucce di pomodoro di essere stabili alle alte temperature e molto resistenti e dalla microstruttura porosa delle particelle ottenute dai gusci d’uovo. Utilizzare questa miscela come riempitivo, ha permesso di superare i limiti dei normali filler che rendono la gomma più forte ma al tempo stesso meno flessibile.

Questa soluzione, anche se non sostituisce del tutto il nero di carbonio, raggiungere diversi obiettivi fondamentali: un resto alimentare destinato altresì alla discarica diventa una risorsa, si rende l’industria dello pneumatico meno dipendente dal petrolio e si abbassano i costi del prodotto finale utilizzando un materiale evidentemente economicissimo.

La nuova gomma prodotta non ha un colore nero a causa della presenza più o meno alta di gusci d’uovo ma soprattutto delle bucce di pomodoro.

Pomodoro03

Il team della dottoressa Cornish, sta lavorando alla ricerca della soluzione che potrà consentire in futuro la sostituzione totale del nero di carbonio con una miscela di scarti alimentari. L’università ha concesso in licenza questa tecnologia alla società EnergyEne per ulteriori studi.

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Mar 182017
 

Spugna02

Il problema dell’inquinamento del mare dovuto allo sversamento del petrolio è sempre di attualità e molto sentito dall’opinione pubblica. Incidenti sulle piattaforme o occorsi alle petroliere rischiano spesso di compromettere in maniera permanente enormi zone di mare anche particolarmente importanti dal punto di vista della biologia marina.

Diversi studi sono in corso da parte di molte università al fine di trovare una soluzione definitiva a questo problema.

L’ultimo ritrovato è stato realizzato dall’Argonne National Laboratory dell’Illinois. Si tratta di una schiuma polimerica capace di assorbire il petrolio in quantità pari a 90 volte il proprio peso ma capace di restituire il greggio, in una seconda fase, strizzandola come se fosse una spugna.

Questo consente non solo di ripulire il mare ma di riottenere il greggio perduto con un doppio evidente vantaggio.

Spugna04

La peculiarità che rende unica questa schiuma polimerica, che possiamo definire spugna polimerica, è il fatto che consente di trattenere al suo interno gli idrocarburi e di poterli appunto restituire una volta completata la fase di assorbimento. Si tratta di una combinazione di sostanze plastiche, poliuretani e poliimmidi, rivestiti da un composto chimico, il silano, che è capace di attirare a sé una quantità di greggio ben specifica. Quest’ultimo concetto è molto importante perché il comportamento della spugna è simile a quello di altri prodotti ma questa caratteristica ne fa la differenza; la carta assorbente usata in cucina, ad esempio, una volta utilizzata non può essere riutilizzata perché completamente inzuppata è incapace di restituire il prodotto assorbito.

Il silano contenuto all’interno della spugna consente di fissare in maniera precisa la quantità di greggio che essa può e deve assorbire, in modo da non essere mai né al di sotto ne al di sopra dei valori che la rendono speciale.

Diversi test sono stati fatti sul campo proprio per verificare e individuare questa precisa quantità in modo da ottenere il prodotto perfetto. All’interno di apposite piscine utilizzate per simulare gli sversamenti di greggio, sono stati stesi dei teli di 6 metri quadrati di questo prodotto che ha dimostrato di assorbire molto meglio rispetto a prodotti simili.

Al termine dei test all’interno di apposite presse, la spugna è stata strizzata restituendo il carico di greggio.

Resta adesso soltanto da effettuare i test in mare aperto per verificarne il comportamento nelle grandi profondità marine alle condizioni di pressione e temperatura specifiche.

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Mar 042017
 

Il legno é sempre stato un grande materiale da costruzione utilizzato nell’antichità, ma oggi, grazie alle nuove tecnologie e nuove soluzioni costruttive sta vivendo una seconda giovinezza. Pare che l’obiettivo che siano prefissati ingegneri e architetti è quello di raggiungere altezze sempre maggiori e soluzioni ingegneristiche sempre più avanzate.

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Nessuno avrebbe mai pensato all’utilizzo del legno come elemento strutturale per raggiungere grandi altezze, ma pare sia proprio questa la nuova direzione intrapresa nel campo edile. La grande resistenza, le straordinarie proprietà unite a nuove tecnologie di assemblaggio e costruttive hanno fatto sì che il legno potesse diventare il materiale idoneo anche per costruzioni di questo genere. Nuovi progetti e nuove realizzazioni puntano tutte in questa direzione, edifici sempre più alti e soluzioni tecniche capaci di assicurare una lunga durabilità e una grande resistenza ad agenti atmosferici, sismi e soprattutto fuoco.

Alcuni esempi dimostrano la bontà di questo materiale nel suo uso in campo edile, come ad esempio il Tempio della Legge Fiorente realizzato in Giappone alcuni secoli fa nella prefettura di Nara che, altro non è che una gigantesca pagoda di 32 m su 5 piani che ha resistito ai secoli superando l’azione degli agenti atmosferici, dei terremoti e anche degli incendi.

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Pagoda del Tempio della Legge Fiorente in Giappone

Oggi l’edificio in legno più alto del mondo si trova in Norvegia nella città di Bergen; si tratta di una realizzazione di 14 piani, ma ben presto questo primato sarà superato quando la  University of British Columbia inaugurerà in Canada un residence per studenti di ben 18 piani.

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Tratoppen a Stoccolma

Un’altra sperimentazione di costruzione verticale in legno verrà realizzata ad Amsterdam. Si tratterà di un edificio alto ben 21 piani totalmente realizzato con struttura in legno da pini provenienti dall’Europa cresciuti in coltivazioni finalizzate a questo scopo quindi assolutamente sostenibili.

Ma il progetto più avveniristico e sicuramente quello più interessante è il progetto di un grattacielo da realizzare a Stoccolma che prenderà il nome di Tratoppen.

La realizzazione di questi giganteschi edifici pone ovviamente una serie di domande e di interrogativi. Ci si chiede quanto possa essere sicuro un edificio del genere. Ovviamente un edificio totalmente in legno rappresenta una sfida affascinante data anche la bellezza e le caratteristiche del materiale di cui stiamo parlando; il legno ha un impatto ambientale enormemente inferiore rispetto ai materiali edilizi utilizzati fino ad oggi, fino al 75% in meno, e risulta essere molto meno costoso perché più semplice da assemblare, consente di realizzare strutture molto meno pesanti, fino a un quarto, gli edifici realizzati con questa tecnica necessitano di fondamenta molto meno profonde e quindi più economiche.

La tecnica oggi utilizzata per la realizzazione di questo genere di costruzioni prende il nome di CLT (Cross Laminated Timber) Incroci di Legno Lamellare, una tecnologia che consente di assemblare differenti tipi di legno disposti perpendicolarmente tra di loro, capaci di enormi resistenze meccaniche ma anche di poter miscelare insieme differenti tipi di essenze o materiali compositi.

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Tratoppen a Stoccolma

Il CLT viene assemblato in pannelli da tre assi in su, possiede certificazione PEFC (Program for the Endorsement of Forest Certification Schemes) ossia il programma che certifica che il legno proviene da foreste coltivate per sostenere il processo produttivo, possiede certificazione antisismica, ottimo potere di insonorizzazione, altissima ecosostenibilità, resistenza al fuoco e alta inerzia termica.

Inoltre, il CLT se realizzato con criterio ha una durabilità eterna.

In pratica un materiale quasi perfetto a dispetto dei dubbi e dei pregiudizi sul suo uso nelle costruzioni.

Anche in Italia si sta iniziando a sperimentare l’uso del legno nelle costruzioni come ad esempio a Milano dove è in corso di realizzazione di un complesso residenziale di ben quattro torri da nove piani costruite con pannelli portanti in XLAM.

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Complesso residenziale di Via Cenni, Milano

Complesso residenziale di Via Cenni, Milano - Fasi costruttive

Complesso residenziale di Via Cenni, Milano – Fasi costruttive

Anche Catania ha le sue eccellenze nell’uso di questa tecnologia come è possibile vedere nel video sotto, finalizzato al recupero edilizio di un edificio nel centro storico cittadino.

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Feb 222017
 
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Ogni materiale che troviamo in natura o che utilizziamo per realizzare ciò che ci serve, viene selezionato e utilizzato in base alle sue specificità, caratteristiche che lo rendono unico e insostituibile per determinati scopi. Ad esempio la trasparenza del vetro è una caratteristica insostituibile nella realizzazione delle finestre come la conduttività elettrica del rame lo è nella realizzazione dei cavi elettrici.

Proprietà4

Alcune proprietà sono specifiche ed esclusive di alcuni materiali, mentre altre sono comuni a molti di essi. In questo caso per poter riuscire ad effettuare scelte opportune, è necessario che ogni materiale sia sottoposto a particolari prove o test che evidenzino e descrivano con scientificità quelle che sono le differenze tra di loro.

Ogni materiale, presenta caratteristiche diverse, ma tutte insieme possono essere catalogate all’interno delle seguenti macro-categorie:

  • Fisico/Chimiche;
  • Meccaniche;
  • Tecnologiche.

L’elenco di seguito mostra le possibili proprietà riscontrabili in ogni tipo di materiale. Non ha la pretesa di essere assolutamente esaustivo, ma sicuramente approfondito.

PROPRIETA’ FISICO-CHIMICHE

Sono quelle proprietà che riguardano lo stato fisico, la struttura molecolare di un materiale acquisite nel suo processo di formazione naturale. Ad esempio la trasparenza per il vetro, le venature per il legno, la lucentezza per i metalli, sono proprietà uniche che descrivono lo stato fisico del materiale cui appartengono.

Proprietà6

Sulla base di quanto detto, sono proprietà fisico-chimiche:

Dilatazione COEFFICIENTE DI DILATAZIONE TERMICA
caratteristica di un materiale di accrescere la sua dimensione in modo lineare, superficiale o volumetrico in base alla variazione di temperatura ambientale
Colore COLORE
dipende, in un corpo che non emette luce propria, da quali frequenze la sua superficie non assorbe e riflette
Conduttività termica1 CONDUTTIVITA’ TERMICA
rappresenta la capacità di un materiale di trasmettere il calore
Conduttività elettrica CONDUTTIVITA’ ELETTRICA
rappresenta la capacità di un materiale di trasmettere elettricità
Densità DENSITA’
rappresenta il rapporto in una sostanza tra la massa e il suo volume (per massa si intende la quantità di materia presente in un corpo)
Grammatura GRAMMATURA
rappresenta, nella carta, il suo peso espresso in grammi su metro quadrato
Igroscopicità IGROSCOPICITA’
rappresenta la capacità di un materiale di assorbire e trattenere l’umidità
Levigatezza LEVIGATEZZA
rappresenta l’aspetto della superficie di un materiale, più o meno liscio
Lucentezza1 LUCENTEZZA
rappresenta la capacità della superficie di un materiale di riflettere la luce in determinate condizioni
Odore ODORE
proprietà dovuta alla presenza di composti chimici volatilizzati che consentono di distinguere olfattivamente un materiale da un altro
Ossidabilità1 OSSIDABILITA’
rappresenta la perdita da parte di un materiale della sua lucentezza fino al formarsi della ruggine come conseguenza di una prolungata esposizione all’aria e all’umidità
Peso specifico PESO SPECIFICO
rappresenta il rapporto tra il peso di un campione di materiale e il suo volume
Fire2 REFRATTARIETA’
rappresenta la capacità di un materiale di resistere alle alte temperature
Spera SPERA
rappresenta la distribuzione delle fibre osservate guardando il materiale controluce ed è una proprietà specifica della carta
Spessore2 SPESSORE
rappresenta lo spessore, in un foglio di carta, espresso in millimetri
Temperatura fusione2 TEMPERATURA DI FUSIONE
rappresenta il passaggio di un materiale dal suo stato solido a quello liquido per somministrazione di calore dall’esterno. Nei metalli è costante
Tossicita TOSSICITA’
rappresenta la capacità di un materiale di produrre sostanze nocive per la salute quando reagisce con l’aria o l’acqua
Trama2 TRAMA
rappresenta il disegno, la texture di un materiale come ad esempio nel legno o nel marmo
Trasparenza2 TRASPARENZA
rappresenta la capacità di un materiale di lasciarsi attraversare dalla luce; è l’opposto dell’opacità
PROPRIETA’ MECCANICHE

Sono quelle proprietà che riguardano le capacità di un materiale di resistere alle azioni provocate da forze esterne che tendono a deformarlo. Come ad esempio quando saltiamo su di un trampolino, esercitiamo una grande forza su di esso che tende a piegarlo ma questo, non si spezza perché la sua resistenza è maggiore della forza che agisce su di esso.

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Sulla base di quanto detto, sono proprietà meccaniche:

Compressione COMPRESSIONE
rappresenta la resistenza che un corpo oppone ad una forza che tende a comprimerlo ossia ad accorciare le sue fibre
Trazione TRAZIONE
rappresenta la resistenza che un corpo oppone ad una forza che tende ad allungarlo; il pezzo, prima di rompersi, sin allunga in misura tanto maggiore quanto più il materiale è plastico
Flessione FLESSIONE
rappresenta la resistenza che un corpo oppone ad una forza ad esso perpendicolare che tende a curvarlo. La flessione è una forza composta, infatti le fibre superiori del corpo tenderanno ad accorciarsi (compressione) mentre quelle inferiori ad allungarsi (trazione). Le fibre poste sull’asse medio, detto neutro, non si accorceranno ne allungheranno
Torsione TORSIONE
rappresenta la resistenza che un corpo oppone ad una forza che tende a torcere le sue fibre
Taglio TAGLIO
rappresenta la resistenza che un corpo oppone a forze che applicate tendono a far scorrere uno sull’altro due piani vicini
Durezza DUREZZA
rappresenta la resistenza che un corpo oppone alla penetrazione di una punta cioè alla scalfitura. La durezza è misurata attraverso la scala di Mohs dove il materiale più tenero è il Talco e quello più duro il Diamante
Resistenza a fatica RESISTENZA A FATICA
rappresenta la resistenza che un corpo oppone a sforzi variabili e ripetuti, come l’accorciamento e l’allungamento di una molla per migliaia di volte
Resilienza2 RESILIENZA
rappresenta la resistenza che un corpo oppone alla rottura per sollecitazione dinamica, determinata con apposita prova d’urto. E’ l’opposto della fragilità
Usura USURA
rappresenta la resistenza che un corpo oppone al logoramento, cioè alla perdita di materiale per distacco di particelle, quando organi meccanici in movimento sono a contatto tra loro
PROPRIETA’ TECNOLOGICHE

Sono quelle proprietà che riguardano l’attitudine di un materiale a subire lavorazioni, ossia a lasciarsi trasformare in oggetti finiti o semi-finiti.

Proprietà5

Sulla base di quanto detto, sono proprietà tecnologiche:

Duttilità3 DUTTILITA’ o TRAFILATURA
rappresenta l’attitudine di un materiale di lasciarsi trasformare in fili sottili, trasformazione che può avvenire sia a caldo che a freddo
Malleabilità2 MALLEABILITA’
rappresenta l’attitudine di un materiale di lasciarsi trasformare in lamine sottili per effetto di pressione
Temperabilità1 TEMPRABILITA’
rappresenta l’attitudine di un materiale a cambiare la propria struttura se sottoposto ad un’azione di tempra, ossia un raffreddamento rapido dopo la sua formatura
Saldabilità SALDABILITA’
rappresenta l’attitudine di un materiale a lasciarsi unire ad altre sue parti o ad altro materiale attraverso il riscaldamento delle superfici da unire o all’uso di altro materiale fuso da colare tra i due pezzi da saldare
Imbutitura IMBUTIBILITA’
rappresenta l’attitudine di un materiale a lasciarsi trasformare in prodotti cavi attraverso un’azione meccanica svolta prevalentemente a freddo
Estrusione ESTRUDIBILITA’
rappresenta l’attitudine di un materiale ad assumere determinate forme se costretto a passare per spinta attraverso un foro sagomato
Piegabilità PIEGABILITA’ e CURVABILITA’
rappresenta l’attitudine di un materiale a lasciarsi piegare in forme precise senza che durate la fase di piegatura il materiale abbia a spezzarsi o rovinarsi
Foratura TRUCIOLABILITA’
rappresenta l’attitudine di un materiale a essere ridotto o sagomato per asportazione di trucioli attraverso macchine asportatrici (foratura, piallatura, taglio, fresatura, tornitura)
Lucidabilità LUCIDABILITA’
rappresenta l’attitudine di un materiale a lasciarsi lucidare o levigare
Fusibilità FUSIBILITA’ e COLABILITA’
rappresenta l’attitudine di un materiale di passare dallo stato solido a quello liquido per mezzo del calore e di poter essere colato dentro appositi stampi per dare pezzi di fusione
Fucinatura3 FUCINABILITA’
rappresenta l’attitudine di un materiale ad essere modellato a caldo mediante percussione o pressatura
Печать VERNICIABILITA’
rappresenta l’attitudine di un materiale ad essere sottoposto a colorazione mediante l’applicazione di strati di vernici
Stampaggio STAMPABILITA’
rappresenta l’attitudine di un materiale ad assumere una forma definitiva mediante pressione a caldo tra uno stampo ed un controstampo
Soffiatura2 SOFFIABILITA’
rappresenta l’attitudine di un materiale ad assumere una forma cava, come ad esempio una bottiglia, insufflando aria compressa all’interno di un campione di materiale posto all’interno di uno stampo

L’insieme di queste proprietà, definisce il percorso o la destinazione di ogni materiale, rendendolo idoneo o meno a determinate applicazioni o usi. Le leghe metalliche, rappresentano il tentativo da parte dell’uomo di superare i limiti fisici dei materiali, realizzandone di nuovi, migliori, capaci di acquisire ulteriori proprietà rispetto a quelle di cui sono forniti naturalmente.

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Feb 042017
 
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Metalli01

Sono un gruppo di elementi chimici con ottime proprietà fisiche, meccaniche e tecnologiche. Sono generalmente molto resistenti, lucenti e buoni conduttori di elettricità e calore. La maggior parte dei metalli sono opachi, cioè non si può guardarvi attraverso e a temperatura ambiente sono solidi tranne il mercurio.

In natura difficilmente si trovano allo stato puro, ma sotto forma di minerali che li contengono e da cui con procedimenti fisico/chimici debbono essere estratti.

Queste caratteristiche li rendono unici a tal punto da definire una categoria a parte anche in chimica sulla Tabella Periodica degli Elementi.

Proprieta_Periodiche

Tabella Periodica degli Elementi

Oltre ai Metalli, in natura, le altre categorie presenti sono i Non Metalli e i Semi-Metalli.

Carbone07

Carbonio

non metalli sono quegli elementi chimici che presentano caratteristiche fisiche opposte a quelle dei metalli. A temperatura e pressione ambiente esistono in tutti gli stati della materia: possono essere gassosi (ossigeno e azoto), liquidi (bromo) e solidi (carbonio e zolfo). Sono fragili e hanno solitamente bassi punti di fusione. Sono non metalli: Azoto, Idrogeno, Carbonio, Ossigeno, Fluoro, Fosforo, Zolfo, Cloro, Selenio, Bromo e Iodio. Fanno parte dei non metalli anche i gas nobili.

Metalli02

Processore in Silicio

semimetalli sono elementi che hanno proprietà intermedie tra quelle dei metalli e quelle dei non metalli. Hanno aspetto lucente, conducibilità termica ed elettrica (come i metalli), fragilità. A temperatura ambiente sono allo stato solido e sono sette: Silicio, Germanio, Antimonio, Arsenico, Boro, Tellurio e Astato anche se l’Ununseptio potrebbe essere inserito presto tra questi.

PROPRIETA’ DEI METALLI

I metalli sono dei materiali che presentano grandi proprietà sia fisiche che, meccaniche e tecnologiche, vediamo quali

PROPRIETA’ FISICHE E CHIMICHE

  • Massa volumica: la massa volumica è il rapporto fra la massa e il volume.
  • Corrosione: fenomeno chimico che provoca il graduale deterioramento di una sostanza solida per effetto di agenti esterni.
  • Conduttività termica: la conduttività termica descrive il trasporto di energia sotto forma di calore.
  • Conducibilità di elettricità: misura della capacità di un materiale a condurre una corrente elettrica.
  • Temperatura di fusione: la temperatura di fusione è la temperatura alla quale un materiale passa dallo stato solido a quello liquido.

PROPRIETA’ MECCANICHE

  • Trazione: forza che agisce su un corpo in modo da provocarne l’allungamento delle fibre nella direzione della forza stessa.
  • Compressione: quando le forze dirette lungo l’asse tendono ad accorciare le fibre.
  • Taglio: un corpo è sollecitato dal taglio quando le forze applicate tendono a far scorrere uno sull’altro due piani vicini.
  • Torsione: un corpo è sollecitato a torsione quando le forze applicate tendono a torcere le sue fibre.
  • Flessione: un corpo è sollecitato a flessione quando le forze applicate perpendicolarmente al suo asse tendono a curvarlo.
  • Durezza: è la resistenza che il materiale oppone alla penetrazione di una punta cioè alla scalfitura.
  • Fatica: è la resistenza dei materiali a sforzi variabili e ripetuti (ad esempio una molla).

PROPRIETA’ TECNOLOGICHE

  • Fusibilità: la fusibilità è l’attitudine di un materiale a essere trasformato in prodotto finito mediante fusione.
  • Malleabilità: la malleabilità è l’attitudine di un materiale a essere trasformato in lamine.
  • Duttilità: la duttilità è l’attitudine di un materiale a essere trasformato in fili senza rompersi quando sono tirati.
  • Saldabilità: la saldabilità è l’attitudine di un pezzo a unirsi con un altro pezzo mediante riscaldamento delle parti a contatto.
  • Temprabilità: la temprabilità è l’attitudine dei metalli di aumentare la resistenza esterna di un metallo tramite raffreddamento rapido dopo la fusione.

Mappa concettuale delle Proprietà

La fusibilità, in particolare, ha consentito all’uomo di combinare i metalli tra di loro o con altri non metalli, per formare quelli che chiamiamo Leghe Metalliche.

Approfondisco: si definiscono leghe metalliche, quei miscugli intimi costituiti da uno o più metalli o non metalli di cui almeno uno deve essere un metallo.

La realizzazione delle leghe metalliche è finalizzata alla creazione di nuovi materiali di migliore qualità, capaci di superare i limiti del metallo da cui scaturiscono (ad esempio l’acciaio supera grandemente le prestazioni del ferro da cui deriva e l’acciaio inossidabile, addirittura non arrugginisce mai).

Il processo di lavorazione dei metalli, prende il nome di Metallurgia e include tutti i metalli tranne il ferro il cui ciclo di lavorazione prende il nome di Siderurgia.

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Nov 052016
 
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MAPPA CONCETTUALEFreccia destra

Le pietre sono state tra i primi materiali utilizzati dall’uomo per le proprie esigenze. Esistono da milioni di anni e posseggono straordinarie caratteristiche di resistenza, compattezza e durata. Le pietre sono anche ignifughe, igieniche, atossiche.

Inizialmente l’uomo le utilizzò semplicemente trovando il modo di assemblarle, prima irregolarmente poi con maggiore precisione, ed in seguito con lo sviluppo di nuove tecnologie, riuscì a trasformarle profondamente creando nuovi materiali maggiormente resistenti, duraturi e qualitativamente migliori.

È per questo motivo che le pietre si possono classificare in naturali e artificiali.

LE PIETRE NATURALI

Le pietre naturali appartengono a tre grandi famiglie in base alla loro origine. Avremo così:

  1. rocce magmatiche o ignee;
  2. rocce sedimentarie;
  3. rocce metamorfiche.
Ciclo litogenetico

Ciclo litogenetico

1 – ROCCE MAGMATICHE o IGNEE

Sono rocce formatesi in seguito alla cristallizzazione di un magma (massa a temperatura elevata). Le rocce magmatiche possono classificarsi a loro volta in: rocce Plutoniche e rocce Vulcaniche.

  • Le rocce magmatiche Plutoniche, sono rocce formatesi all’interno della crosta terrestre e possono trovarsi in superficie per cause tettoniche e geomorfologiche;
  • Le rocce magmatiche Vulcaniche, sono rocce formatesi sulla superficie terrestre; il magma è portato in superficie attraverso il fenomeno del vulcanismo (fuoriuscita di lava).

Sono rocce ignee i graniti ed i basalti.

2 – ROCCE SEDIMENTARIE

Sono rocce costituite da materiali (chiamati sedimenti) provenienti dalla disgregazione di rocce preesistenti. La loro formazione avviene in quattro fasi, chiamate “ciclo sedimentario”:

  • I fase: alterazione delle rocce preesistenti sulla superficie terrestre con formazione di detriti solidi.
  • II fase: trasporto del materiale detritico ad opera dei fiumi, dei venti, dei ghiacciai, ecc.
  • III fase: deposizione (sedimentazione) del materiale in ambienti diversi (continentale, marino, ecc.). La sedimentazione avviene per strati successivi.
  • IV fase: formazione della roccia (litificazione dei sedimenti) dovuta alla pressione esercitata da altri sedimenti che si accumulano via via sopra di essi.

Sono rocce sedimentarie i calcari e le arenarie.

3 – ROCCE METAMORFICHE

Sono rocce che hanno subìto modificazioni nella composizione mineralogica o nella struttura e nella tessitura in seguito a mutamenti di temperatura e pressione (metamorfismo). Il metamorfismo avviene sempre in profondità nella crosta terrestre. Tutte le rocce (magmatiche, sedimentarie, metamorfiche) possono essere soggette al metamorfismo.

Sono rocce metamorfiche i marmi e gli alabastri.

LAVORAZIONI:

La lavorazione delle pietre naturali prevede una serie di operazioni che vanno dall’estrazione delle rocce dalla cava alla suddivisione in blocchi di forma e dimensioni determinate.

Il loro assemblaggio può avvenire o attraverso una sovrapposizione di elementi regolari e squadrati oppure attraverso una aggregazione di elementi grezzi utilizzando materiali esterni quali malte o cementi per garantire la loro tenuta.

Le pietre naturali venivano utilizzate per l’edificazione di strutture murarie, ma oggi grazie all’avvento delle pietre artificiali, vengono utilizzate per scopi decorativi o di rivestimento. A questo scopo le pietre subiscono ulteriori lavorazioni atte a conferire loro prestazioni ed estetica migliori. Le lavorazioni di finitura sono:

  • Levigatura;
  • Lucidatura;
  • Bocciardatura;
  • Sabbiatura;
  • Fiammatura.

Levigatura – E’ una lavorazione che conferisce al materiale una superficie liscia e piana.

Lucidatura - Dona alla superficie lucentezza, specularità esaltando al massimo la naturale colorazione della pietra.

Bocciardatura – Lavorazione che rende la superficie della pietra ruvida.

Sabbiatura – Consiste in una incisione della superficie per mezzo di getto di sabbia sotto pressione.

Fiammatura – Viene impiegata per conferire un aspetto di naturalezza alla pietra utilizzando il calore di una fiamma.

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LE PIETRE ARTIFICIALI

L’approfondita conoscenza delle pietre naturali, ha consentito all’uomo di creare nuovi materiali con caratteristiche eccezionali chiamate appunto pietre artificiali. Tra queste, quelle più utilizzate nel campo delle costruzioni o per la realizzazione di utensili e oggetti vari, sono i laterizi e le ceramiche.

Argilla

Argilla

In entrambi i casi la materia prima utilizzata per la loro creazione è una roccia di tipo sedimentario diffusa su tutto il pianeta nota con il nome di argilla. Questa, grazie all’acqua e al calore, può essere impastata e formata e mantenere la forma.

Le pietre artificiali possono essere di due tipi:

  • a pasta porosa;
  • a pasta compatta.

I prodotti a pasta porosa sono quelli che presentano una porosità più o meno accentuata in funzione del tipo di cottura o di impasto utilizzato. Sono pietre artificiali a pasta porosa i laterizi.

I prodotti a pasta compatta sono quelli che non presentano porosità e sono impermeabili per effetto della vetrificazione delle particelle avvenuta spingendo le temperature di cottura a gradi molto elevati. Sono pietre artificiali a pasta compatta le ceramiche, i grès e le porcellane.

PRODOTTI A PASTA POROSA: LATERIZI

I laterizi hanno un’origine antica, dovuta alla necessità dei popoli delle zone umide del pianeta di rendere impermeabili le coperture a terrazza. Il processo di cottura dei mattoni può essere attribuito ai Sumeri, estesosi poi all’intera Mesopotamia.

Si definiscono laterizi il mattone pieno o forato, la pignatta, la tavella, la volterrana, il coppo, la tegola, vari ornamenti architettonici ed altri elementi utilizzati in edilizia.

Laterizi04

I mattoni sono sicuramente i prodotti principali tra i laterizi ed hanno generalmente una forma parallelepipeda con misure regolari e uniformate di 25*12-5,5 cm. La loro produzione avviene in appositi forni continui di tipo a tunnel, in grado di cuocere contemporaneamente centinaia di essi.

Forno a tunnel

PROPRIETA’

I laterizi impiegati nelle costruzioni devono possedere buone qualità di resistenza, di durezza, scarsa penetrabilità all’acqua e facile aderenza alle malte. Tra le proprietà di un buon laterizio, possiamo allora elencare:

Peso di volume – Il peso del laterizio dipende dal modo in cui viene prodotto. Se fatto a mano, la massa sarà più porosa e il peso di conseguenza minore. Per quelli pressati o estrusi sotto vuoto la massa sarà molto più compatta ed il peso maggiore.

Porosità e imbibizione – Il laterizio è un materiale poroso e questo è vantaggioso per le proprietà termiche, per lo scambio igrometrico e per l’areazione dei muri. Una eccessiva porosità può però essere pericolosa in caso di gelo.

Impermeabilità – E’ la capacità di non lasciarsi attraversare dall’acqua.

Gelività – I laterizi prodotti con argille che hanno una elevata temperatura di cottura risultano poco o affatto gelivi.

Resistenza a compressione

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PRODOTTI A PASTA COMPATTA: CERAMICHE

Vaso ellenicoLa parola ceramica deriva dal greco kèramos che significa appunto “argilla“.

Le prime ceramiche dipinte risalgono al periodo neolitico, nel quale si utilizzavano pigmenti naturali per dipingere l’argilla decorativa delle pareti delle grotte.

Nell’antica Grecia si dipingeva la ceramica con immagini color terracotta e nero a disegno geometrico.

Nel ‘700 si diffuse in Europa anche la porcellana tecnica importata dalla Cina.

La ceramica è un materiale molto duttile allo stato naturale, rigido dopo la fase di cottura e il suo colore varia, a seconda degli ossidi contenuti nelle argille: da giallo a rosso scuro con ossidi di ferro, da bianco a giallo con ossidi di titanio. Può essere smaltata e decorata.

Anche le ceramiche possono essere:

  • a pasta compatta con bassissima porosità e impermeabilità ai gas e ai liquidi, molto resistenti alla scalfitura; ad esempio grès e porcellane.
  • a pasta porosa hanno pasta tenera e assorbente, più facilmente scalfibile e tra queste troviamo le terraglie, le maioliche e le terracotte.

Gresgrès si ottengono mescolando argille naturali cotte ad una tempratura compresa tra i 1200 °C e i 1350 °C. L’alta temperatura fa si che avvenga un fenomeno detto di greificazione dell’impasto, che attribuisce a questo resistenza alle abrasioni, impermeabilità e longevità.

Approfondisco: la greificazione è il fenomeno di saldatura dei granuli, nel processo di cottura dei prodotti ceramici, che determina un aumento della resistenza meccanica e dell’impermeabilità.

Porcellane1
La porcellana è stata inventata in Cina attorno al VIII secolo. Il componente principale è una particolare argilla bianca chiamata caolino che viene cotta a temperature tra i 1300 e i 1400 °C. Tra le sue caratteristiche la lucentezza e l’assoluta mancanza di porosità.

TerraglieLe Terraglie sono tipi di ceramica a corpo bianco, impasto fine, leggero e poroso, ottenute per cottura al forno di una pasta di argilla, quarzo e feldspato ricoperti da una vernice trasparente.

Maiolica1Le Maioliche o Faenze sono tipi di ceramica a pasta colorata, porosa, rivestita con uno smalto bianco, brillante, a base di ossido di piombo e di stagno.

TerracottaLe Terracotte dopo la cottura presentano una colorazione che va dal giallo al rosso mattone, grazie alla presenza di ossidi di ferro. La cottura si effettua sotto i 1000 °C.

CICLO DI LAVORAZIONE

La produzione dei laterizi e delle ceramiche, prevede una serie di fasi ben precise attraverso le quali dalla materia prima, l’argilla, si produce ogni sorta di manufatto utile per la realizzazione dei nostri edifici come per gli oggetti di uso quotidiano. Le fasi di lavorazione per arrivare al prodotto finito sono le seguenti:

  1. Estrazione;
  2. Miscelazione;
  3. Formatura;
  4. Essiccamento;
  5. Prima cottura;
  6. Decorazione;
  7. Cottura finale.

1 – Estrazione – l’argilla viene estratta dai giacimenti superficiali o poco profondi per mezzo di ruspe o escavatrici.

2 – Miscelazione – per poter essere lavorata l’argilla deve essere impastata e resa omogenea attraverso la sua miscelazione con acqua eliminando le impurità all’interno di apposite macchine miscelatrici.

3 – Formatura – prima di essere inserita nei forni, l’argilla opportunamente impastata deve assumere la forma finale. Questo può avvenire per estrusione, pressaturacolaggio.

  • nell’estrusione, l’argilla è costretta a passare attraverso un’apertura detta filiera, con profilo prestabilito. Si crea così un filone continuo del manufatto da produrre che viene poi tagliato automaticamente dalla macchina in pezzi della lunghezza voluta. Si producono con l’estrusione la maggior parte dei mattoni pieni e forati per pareti e solai.
Estrusione

Estrusione di mattoni

  • nella pressatura, l’argilla viene costipata con delle presse all’interno di appositi stampi la cui forma riprende il manufatto da produrre. Sono ottenute con pressatura, le piastrelle e alcuni tipi di tegole.
Pressa per piastrelle

Pressa per piastrelle

  • nel colaggio, l’argilla resa particolarmente fluida, viene colata in stampi di forma anche molto complessa per realizzazione prodotti ceramici di forma irregolare. Sono ottenuti con il colaggio, gli apparecchi igienico sanitari.
Colaggio

Formatura di un WC per colaggio in stampi di gesso

4 – Essiccamento – prima della cottura, i manufatti in argilla debbono essere essiccati, ossia deve essere ridotta la percentuale di acqua in essi contenuta per evitare fratturazioni o deformazioni durante la fase di cottura per la sua rapida evaporazione.

5 – Prima cottura – è la fase più importante, quella in cui l’argilla subisce profonde trasformazioni fisico-chimiche. A seconda della temperatura raggiunta è possibile produrre laterizi o prodotti ceramici, quindi paste a base porosa o compatta.

6 – Decorazione – una volta cotto, il pezzo, può essere successivamente decorato attraverso l’applicazione di sostanze coloranti opache, gli smalti, o trasparenti, la vetrina.

7 – Seconda cottura – consiste in una seconda cottura del prodotto e serve a far fondere lo strato decorativo sul supporto in modo che gli smalti o la vetrina aderiscano profondamente al materiale sottostante.

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Ott 272016
 

Fullrene02Alcuni nuovi materiali, potrebbero consentire nell’immediato futuro di inserire orologi dalla precisione assoluta all’interno di apparecchiature piccole e compatte come gli smartphone o gli smartwatch.

Alcune proprietà associate agli atomi di azoto contenuti nelle molecole di fullrene, potrebbero rendere questa possibilità una realtà facendo si che, sia il tempo che lo spazio (GPS), possano essere misurati con assoluta precisione.

E’ infatti frutto della ricerca che stanno conducendo gli scienziati del Designer Carbon Materials, una startup dell’università di Oxford, l’applicazione del fullrene (C60) come strumento per misurare il tempo. La combinazione con l’azoto rende questa incredibile molecola (N@C60) perfetta per misurarlo fornendo strumenti capaci di superare tutte le attuali limitazioni ed errori.

Fullrene03

Orologio al Fullrene

La startup ha da poco venduto ad un consorzio di società statunitensi e britanniche circa 200 milligrammi del suo fullrene (C60) alla modica cifra di 32.000 dollari statunitensi per lo studio delle sue proprietà. Per rendersi conto del valore di questo materiale basti pensare che 200 milligrammi corrispondono ad una quantità pari alla metà di un capello umano. Un grammo di fullrene può arrivare a costare anche 100 mila dollari.

Il fullrene è stato scoperto nel 1985 ed altro non è che una molecola che contiene 60 atomi di carbonio che racchiudono al loro interno un atomo di azoto (C60). E’ noto anche con il nome di buckminsterfullerene in onore dell’architetto Richard Buckminster Fuller famoso per la realizzazione della prima cupola geodetica nel 1954 la cui struttura richiama proprio quella del fullrene.

Fullrene01

Richard Buckminster Fuller e la sua cupola geodetica

Il fullrene può assumere due forme:

  • sferica (C60) e ellissoidale (C70) (buckyball);
  • tubolare (buckytube o nanotubolare).

Il problema allo sviluppo di queste tecnologie è legato al loro eccessivo costo, ragion per cui, una loro possibile utilizzazione in strumenti di massa come gli smartphone potrà avvenire solo nel momento in cui il loro prezzo scenderà ad un livello accettabile.

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Set 162016
 

PlasticaLatte02

Uno dei maggiori problemi della società moderna, soprattutto nelle grandi città, è l’eliminazione di milioni di tonnellate annue di rifiuti dovuti alla realizzazione di confezioni in plastica per gli alimenti. L’uso della plastica è favorito dal fatto che questa blocca il contatto del cibo con l’aria e quindi con i batteri in essa presenti che sono la causa principale del deperimento dei cibi.

Da uno studio condotto negli Stati Uniti, però parrebbe che questa tendenza possa essere cambiata. Questo studio condotto dal Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti afferma che nel giro di circa 3 anni, le plastiche per la conservazioni degli alimenti saranno sostituite integralmente da pellicole commestibili e biodegradabili derivate direttamente dal latte.

PlasticaLatte03

I vantaggi saranno notevoli, innanzitutto perché si ridurrà enormemente la quantità di prodotti plastici non bio-degradabili da smaltire, con enorme giovamento per l’ambiente e poi perché pare che questa bio-plastica sia molto efficace nel bloccare il contatto del cibo con l’ossigeno presente nell’aria. Questo migliore isolamento, circa 500 volte superiore, consentirebbe una migliore conservazione dell’alimento nella catena di distribuzione riducendo notevolmente gli sprechi.

Questo miracolo è dovuto al fatto che i pori di queste pellicole ottenute dalla caseina del latte, sono talmente piccoli da impedire quasi totalmente il passaggio dell’ossigeno. La resistenza all’umidità, alla trazione e alle temperature è stata ottenuta poi, utilizzando la pectina, un carboidrato estratto dai limoni.

Due delle ricercatrici coinvolte, Peggy Tomasula e Laetitia Bonnaillie, hanno affermato che le prime applicazioni di questa nuova bio-plastica, potranno essere quelle per la realizzazione di mono-porzioni di cibo e sicuramente quello di poter spruzzare questa pellicola come uno spray su alcuni cibi poco resistenti a contatto con l’umidità quali cereali e le famosissime pizze.

PlasticaLatte01

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Ago 012016
 

Il fenomeno dell’elettricità è sempre legato a quello del calore. Sappiamo benissimo che l’energia non si crea e non si distrugge ma si può solo trasformare, ossia passare da una forma ad un’altra. Per questo motivo, in presenza di elettricità è anche presente calore. Questo diventa un grosso problema, sia progettuale che costruttivo per la realizzazione dei nostri dispositivi elettronici. A chi non è mai capitato che il proprio smartphone si blocchi inviandoci il messaggio per cui la temperatura operativa è troppo alta e che quindi deve raffreddarsi; oppure basti pensare alle ventole incluse nei nostri computer il cui compito è mantenere la temperatura del processore e dei componenti entro determinati limiti operativi.

Progettare questi sistemi di raffreddamento o di dissipazione di calore non è assolutamente semplice e bisogna utilizzare materiali in grado di poterlo fare.

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Dal Georgia Institute of Technology e al genio del ricercatore Baraonde Cola, dobbiamo la realizzazione di un nuovo materiale, derivato dalla silice della sabbia che opportunamente modificata offre incredibili effetti dielettrici (isolante).

Ovviamente non si tratta della semplice sabbia che tutti conosciamo ma di particelle di diossido di silicio ricoperte con un polimero di glicol etilenico che fa da isolante.

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Questo polimero possiede una grande proprietà conduttiva, migliore di molti altri materiali utilizzati in campo elettrico, ma ha anche capacità dielettriche.

La scelta di questi materiali è stata effettuata dal gruppo di ricerca perché rappresentava un giusto compromesso tra risultato e costo. Il team aveva già provato con altri materiali, come ad esempio ricoprire il diossido di silicio con dell’acqua, ma il risultato non era stato altrettanto soddisfacente. Ricoprendo, invece, con il glicol etilenico si è aumentata enormemente la capacità di trasferire calore.

Il principio alla base di questa soluzione è un vecchio studio condotto anche con la collaborazione dall’Air Force Research Laboratory e dall’Aviazione Statunitense relativamente al comportamento dei polaritoni fotonici di superficie. Un polaritone, come descrive Wikipedia è “una quasiparticella risultante dall’accoppiamento di un eccitone con un fotone che si comporta come un bosone“. Quando la dimensione del materiale è inferiore ai 100 nanometri, le proprietà superficiali del materiale dominano su quelle generiche così che i fotoni di calore possono scorrere da una particella all’altra su di un substrato se stimolate da onde elettromagnetiche. Questo accade con l’uso delle onde elettromagnetiche della luce.

Questo complesso sistema di funzionamento delle particelle superficiali in alcuni materiali ha suggerito al team di ricercatori la possibilità di utilizzare questa proprietà per dissipare calore. Il team di Cola è riuscito a dimostrare che l’effetto dissipante si verifica anche quando si aggiunge calore (come avviene normalmente in un componente elettronico) senza utilizzare le radiazioni elettromagnetiche della luce.

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In pratica, si crea un campo elettrico attorno alle nanoparticelle partendo dalla radiazione termica. Utilizzando il glicol etilenico per ricoprire le nanoparticelle di diossido di silicio, si è accresciuto di ben 20 volte il potere dissipante ossia la capacità di trasferire il calore del materiale.

Il glicol etilenico potrebbe essere utilizzato, ricoprendo le parti elettriche scaldanti, per dissipare il calore dei circuiti elettronici, con l’ulteriore vantaggio di fornire un perfetto isolamento termico.

Le ricerche, però, sono ancora in corso perché questa soluzione non è esente da problemi. Ad esempio riempendo di questa resina un componente elettronico si avrebbe il problema per le eventuali manutenzioni, inoltre, il glicol etilenico col tempo tende ad evaporare.

Quindi gli studi procedono con l’intento di riprodurre gli effetti vantaggiosi sin qui dimostrati, ma avendo come obiettivo la sostituzione del glicol etilenico con qualche altro materiale.

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Giu 142016
 

Cobalto01Respirare per ore sott’acqua? Forse sarà presto possibile. Infatti, i ricercatori della University of South Denmark hanno realizzato uno speciale cristallo ottenuto con sali di cobalto capace di assorbire ossigeno dall’aria e dall’acqua. Ma la caratteristica straordinaria di questo cristallo è la sua capacità di assorbirne una quantità molto elevata, fino a 160 volte quella che respiriamo. E le sorprese non sono finite qui: infatti, questo cristallo in particolari condizioni, ossia in presenza di calore, o in luoghi in cui la concentrazione di tale gas è particolarmente bassa, è in grado di rilasciare l’ossigeno assorbito. A seconda dei parametri in cui si trova il cristallo, ossia temperatura, pressione e contenuto, l’assorbimento dell’ossigeno può avvenire o istantaneamente o in un paio di giorni.

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Cristallo di cobalto: a sinistra rosso con bassa concentrazione di ossigeno, a destra nero con alta concentrazione

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Struttura cristallina: palle blu = cobalto, azzurre piccole = azoto, rosse = ossigeno

Gli scenari che questo nuovo materiale apre sono incredibili.

La stessa ricercatrice Christine McKenzie, ne suggerisce alcuni che potrebbero rappresentare una soluzione in alcune circostanze. Ad esempio questo materiale potrebbe consentire di realizzare nuovi dispositivi per la respirazione subacquea di dimensioni ridottissime e quasi senza peso. Pochissimi granelli, infatti, potrebbero contenere tutto l’ossigeno necessario alla respirazione anche per lunghi periodi e ricaricarsi autonomamente traendo l’ossigeno direttamente dall’acqua o dall’aria circostante.

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In campo energetico, questi sali potrebbero rifornire di ossigeno le celle combustibili delle batterie consentendone di ridurne il volume e il peso.

Oppure potrebbero aumentare l’autonomia dei respiratori utilizzati dai pazienti con problemi di ventilazione.

Siamo ancora alla fase di sperimentazione e lontani dai risultati auspicati dal team di ricercatori, ma questo cristallo apre nuove frontiere e fa ben sperare per il prossimo futuro.

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