Ott 262019
 

L’invenzione della plastica, è stata una delle più grandi scoperte della storia. Come oramai quasi tutti sanno, la plastica deriva dal petrolio, dal quale viene estratto e poi miscelata con altre sostanze per formare infinite miscele di materiali diversi. Purtroppo, però, alcuni tipi di plastica portano con sé una grave conseguenza: non sono biodegradabili. Questo significa che questo materiale se non opportunamente riutilizzato ho riciclato, inquina pesantemente l’ambiente come del resto, stiamo quotidianamente scoprendo attraverso esperienze dirette o i mass-media che ce ne danno notizia.

La plastica derivata dal petrolio esiste da circa cinquant’anni, mentre invece i poliesteri, ossia il gruppo di sostanze a cui essa appartiene, esistono in natura da tempi remoti e costituiscono il rivestimento protettivo di alcune foglie. Alcuni batteri, approfittano da milioni di anni di queste sostanze nutrendosene e riuscendole a decomporre perfettamente. Alcuni scienziati dell’Università di Portsmouth nel Regno Unito, studiando e osservando questo fenomeno, hanno scoperto che alcuni di questi batteri si sono evoluti molto rapidamente e sono oggi in grado di digerire e nutrirsi del polietilene tereftalato (PET), una resina termoplastica, quella con cui vengono realizzate le bottiglie e molti contenitori alimentari che siamo soliti utilizzare tutti i giorni. Questo batterio, chiamato Ideonella sakaiensis, è in grado di digerire e metabolizzare le molecole del PET utilizzando alcuni enzimi compreso lo PETasi scoperto anch’esso grazie all’identificazione della Ideonella sakaiensis. La scoperta, molto recente, è stata pubblicata sulla rivista Science nel 2016 e apre incredibili scenari per il futuro del pianeta in riferimento al riutilizzo e il riciclo della plastica.

Passare dalla fase di sperimentazione e studio a quella di applicazione pratica, non è però semplicissimo. Bisogna infatti considerare che una colonia di batteri riesce a digerire piccoli frammenti di plastica in poche settimane ma i tempi variano ovviamente in base alla grandezza della colonia e alla superficie di plastica da dover smaltire.

La cosa che ha sorpreso gli scienziati, è come questi batteri siano stati in grado di adattarsi e modificare il loro regime alimentare in poco meno di cinquant’anni, ossia il tempo da cui è presente il PET nella nostra quotidianità, considerando che appunto prima di allora questa forma di plastica non esisteva.

Già oggi, buona parte delle materie termoplastiche, compreso il PET, vengono riciclate per ottenere nuovi oggetti e ridurre al tempo stesso la quantità di rifiuti presente nell’ambiente. Il problema è che ad ogni riciclo queste materie perdono alcune delle loro caratteristiche diventando sempre meno idonee ad essere riutilizzate e dovranno necessariamente finire in discarica o essere distrutte in un inceneritore.

Studiando le capacità della Ideonella sakaiensis e della sua capacità di utilizzo della plastica i ricercatori hanno prodotto un modello virtuale in 3D dell’enzima basandosi sulle osservazioni eseguite al microscopio elettronico. In questo modo hanno compreso meglio la sua struttura e sono riusciti ad individuare alcuni punti deboli che possono essere corretti. In questo modo saranno in grado di potenziare gli effetti di questa disgregazione e accelerare i processi di smaltimento. Lo studio ha dimostrato che la PETasi è in grado di riportare i poliesteri al livello originale ossia a come quando sono stati prodotti dal petrolio, quindi di ricreare plastica nuova con caratteristiche integre. E’ chiaro, però, che per arrivare a una produzione sul larga scala saranno necessari anni di studi e di laboratorio perché il problema non è solo quello di disgregare il polietilene tereftalato, bensì quello di farlo in larga scala e in un tempo minore affinché questo processo possa risultare vantaggioso sia economicamente che per l’ambiente.

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Apr 152019
 

Come era prevedibile, passano i giorni e i mesi e cominciano a vedersi i primi risultati, le prime applicazioni concrete del “wonder material“, il grafene. Per la prima volta un gruppo di ricerca della Columbia University, guidato da Young Duck Kim, è riuscito a realizzare una lampadina a base di grafene la cui luce viene generata da un filamento di dimensione mono atomica. Questo significa che è stata progettata e realizzata la più piccola lampadina mai costruita dall’uomo.

Questo studio apre degli incredibili risvolti dal punto di vista dei dispositivi elettronici e di comunicazione. Lo scopo è quello di implementare fonti di luce infinitesimali all’interno di chip in silicio, cioè quelli utilizzati nei processi di computer, che utilizzino la luce anziché l’elettricità per processare le informazioni il che, comporterebbe un notevole incremento nella velocità e nella quantità di dati trattabile nell’unità di tempo.

Si tratta di un lavoro in collaborazione tra l’università americana e due gruppi accademici coreani il Seoul National University e il Korea Research Institute of Standards and Science che, hanno sviluppato questa nuova tecnologia. In pratica si tratta di filamenti di grafene attaccati ad elettrodi metallici, ma la cosa straordinaria è che non sono appoggiati sul chip di silicio, bensì sospesi al suo interno. Questi filamenti mono-atomici di grafene possono scaldarsi fino a 2500°C di temperatura, la metà di quella della superficie del Sole generando così una luce visibile a occhio nudo nonostante le dimensioni praticamente invisibili della fonte.Finora non era stato possibile raggiungere questi risultati perché nessun materiale di questa dimensione era stato in grado di sopportare tali temperature. Il grafene invece non solo alla capacità di resistere a questo elevatissimo calore e di concentrarlo solo nella parte centrale il foglio senza così  toccare gli elettrodi metallici che potrebbero fondere, ma anche di condurre l’elettricità contemporaneamente. Inoltre il fatto che il grafene sia sospeso e non appoggiato sul materiale, migliora di circa 1000 volte l’efficienza.L’altra cosa incredibile, è che la lunghezza d’onda di questa luce può essere variata in base alla posizione in cui è sospeso il foglio di grafene, permettendo così di regolarne anche l’intensità.

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Dic 092018
 

La bio-compatibilità oramai sta pervadendo tutti i settori commerciali, dai trasporti all’industria e sempre più spesso ci vediamo proporre soluzioni più “green” rispetto alle attuali. Sostituire la plastica con materiali meno inquinanti è oramai una priorità a livello mondiale soprattutto nei paesi più sviluppati e l’ultima trovata nel campo della moda ci arriva da Max Gavrilenko, un guru nel campo dell’ottica e delle montature per occhiali.

Si chiamano Ochis Coffee, si tratta di una montatura per occhiali basata su concetti di sostenibilità ed innovazione. La struttura è ricavata da sostanze totalmente biodegradabili, un bio-polimero ottenuto dal caffè, dal lino e dall’olio naturale di soia. Questa sostanza è in grado di decomporsi in un periodo di tempo 100 volte più rapido dei classici occhiali ottenuti in materiale plastico, potendo addirittura diventare fertilizzante per il terreno. La loro biodegradabilità non deve trarre in inganno, perché questi occhiali sono in grado di resistere tranquillamente sia all’acqua che al sudore umano.

Ovviamente ciò che viene utilizzato non è il caffè che noi prendiamo in tazzina o quello con il quale prepariamo la famosa bevanda, bensì i suoi fondi, quindi scarti che, vengono miscelati insieme alla segatura di lino ed a un olio ricavato dalla soia. Questa miscela rende questi occhiali particolarmente piacevoli al tatto oltre a conferirgli il classico aroma di caffè che, in campo fashion, fornisce un ulteriore elemento attrattivo nei riguardi di questo prodotto.

Max Gavrilenko, ha disegnato per la campagna che egli stesso ha avviato su Kickstarter, ben otto modelli differenti di montatura, così da proporre soluzioni fashion diverse e maggiori opzioni di scelta per i futuri clienti.

Queste montature si contraddistinguono per l’estrema leggerezza e la grande resistenza delle quali sono dotati, si pensi che sono stati fatti test di caduta da oltre 3 metri di altezza, e hanno una durata garantita di circa cinque anni. Il bio-polimero rende, inoltre, particolarmente elastici ed adattabili, le montature ai diversi formati di viso.

Il costo previsto al lancio di questi occhiali è compreso tra i 69 e i 120 dollari.

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Dic 052018
 

Ne abbiamo parlato un po’ di tempo fa, quando la società Liquidametal Tecnologies, divenne improvvisamente nota per l’acquisizione delle sue tecnologie da parte del colosso americano dell’informatica Apple Inc (LIQUIDMETAL il METALLO LIQUIDO DI APPLE). A distanza di qualche anno, questa tecnologia inizia ad essere matura per il mercato e per l’elettronica di consumo. La società che ha brevettato il progetto, ha finalmente portato a compimento la realizzazione di apparecchiature specializzate per lavorare questi metalli come si trattasse di polimeri plastici.

Innanzitutto vediamo di capire cos’è un metallo liquido. La definizione potrebbe trarre in inganno perché in realtà anche questi metalli, o meglio leghe metalliche ottenute miscelando zirconio, titanio, rame, nichel e berillio, si trovano allo stato solido in condizioni normali. La definizione liquido, deriva dalla loro struttura molecolare. Infatti, i metalli come molti altri materiali in natura, hanno una struttura cristallina ossia con le molecole disposte secondo uno schema ordinato. Al contrario, quando sono fusi, le molecole si dispongono in maniera casuale, disordinata, esattamente come accade nei polimeri plastici o nel vetro. Ecco perché, vengono anche chiamati metalli amorfi o metalli vetrosi. Si definisce amorfa una struttura casuale, priva di ordine. Ma come facciamo ad ottenere questa struttura disordinata visto che stiamo lavorando con dei metalli che invece hanno una struttura cristallina? Il segreto sta nel processo di produzione: in pratica, si porta il metallo a temperatura di fusione e lo si raffredda molto rapidamente con getti di acqua gelida facendo di subire uno shock termico di 1000°C in pochi minuti. In questo modo si congela la struttura casuale che il metallo possiede in quell’istante, creando un nuovo materiale con struttura molecolare disordinata come se fosse ancora liquido.

Quali i vantaggi di questa tecnologia? Enormi. Questa nuova struttura rende il metallo liquido molto più resistente, si parla del doppio di un buon acciaio, con una durezza superiore a quella del titanio e cosa straordinaria, associa a questa incredibile resistenza una elasticità cinque volte superiore a quella dell’acciaio. Inoltre, questi materiali si contraddistinguono per un peso specifico basso, grande resistenza alla corrosione, ottime capacità di saldatura e possibilità di essere lavorate per stampaggio ad iniezione, cosa assai rara se non impossibile per i normali metalli. Inoltre, questa tecnica da una perfetta finitura superficiale che non richiede ulteriori trattamenti secondari, ottenendo risparmi economici e di tempo.

Questa tecnica è stata messa a punto da Engel, un colosso austriaco nel campo della lavorazione dei metalli, che ha realizzato le infrastrutture e macchinari necessari alla realizzazione di questo processo, notevolmente diverso da quello utilizzato per le materie plastiche. Infatti questo macchinario non ha la classica vite-cilindro come sistema di fusione e iniezione, bensì una camera in cui viene inserito il lingotto che sarà fuso da uno speciale sistema di riscaldamento a induzione in un ambiente senza aria, per impedire la formazione dei cristalli e garantire la produzione di leghe amorfe.

Il vantaggio di questa nuova tecnologia consente l’abbassamento dei costi, trattamento superficiale del metallo particolarmente fine, miglioramento del limite elastico del metallo in allungamento, fase di processo unica, nessun ulteriore trattamento termico atto a migliorare la durezza e la resistenza meccanica, nessuno scarto di processo.

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Ott 102018
 

Se pensiamo alla NASA, ossia l’ente spaziale americano, la nostra mente ci porta subito alle navicelle, alle sonde di esplorazione spaziale, alle conquiste nella ricerca di altri mondi. Ma la NASA non si occupa solo di questo, bensì le ricerche si allargano in infiniti campi che sono in qualche modo interconnessi con le attività spaziali.

I mezzi ideati per l’esplorazione di altri pianeti, sono anch’essi costituita da infinite parti, frutto di studi e ricerche per renderli adattabili ad altri mondi o a situazioni imprevedibili. Tra le innovazioni ha sicuramente un risalto particolare il Superelastic Tire, ossia il nuovo concetto di pneumatico. L’idea che sta alla base di questa nuova grande innovazione, è lo pneumatico senza aria, non soggetto quindi ai limiti che le normali ruote hanno sulla Terra.

Sono realizzati con leghe a memoria di forma che costituiscono la struttura rigida capace di migliorare enormemente questo oggetto. Gli studi in questa direzione erano già stati avviati parecchi anni fa, quando la NASA sviluppò un nuovo concetto di pneumatico usando per i rover lunari acciaio per molle, che si dimostrò essere un buon compromesso. Questi pneumatici a molla airless, però, quando dovevano sopportare grossi carichi, erano soggetti a deformazioni permanenti. Il salto di qualità avvenne quando lo scienziato dei materiali Santo Padula fece casualmente una visita al laboratorio Simulated Lunar Operations (SLOPE) del Glenn Research Center della NASA. Egli suggerì la sostituzione della struttura in acciaio airless con quella a leghe a memoria di forma nei rinforzi radiali sullo pneumatico. La lega utilizzata, è una particolare combinazione di nichel e titanio stechiometrico che è capace di riorganizzarsi a livello atomico riacquistando la sua forma una volta che il carico viene tolto. Lo pneumatico con questa combinazioni di materiali è in grado di deformarsi fino al 30% in più rispetto ai precedenti, senza modifiche o danni permanenti sulla sua superficie.

Un tipo di soluzione del genere porta con se evidenti vantaggi. Lo pneumatico non deve essere gonfiato e conseguentemente non può esplodere, non serve un telaio interno di rinforzo il che si traduce in una riduzione del peso. In questo modo i rover possono essere regolati con carichi differenti, adattati a più tipi di terreno e resistere a gravità diverse.

Il sistema Superelastic Tire è stato evidentemente studiato per le missioni spaziali e per i rover che devono affrontare gli ambienti sconosciuti di Marte, ma il loro uso anche in ambito civile pare possa essere possibile. Il problema maggiore sarebbero la velocità ed i costi, ma per veicoli che viaggiano solo a bassa velocità o su terreni asfaltati, i vantaggi potrebbero essere diversi.

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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Alunno/i autore/i dell’articolo:
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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Alunno/i autore/i dell’articolo:
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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Alunno/i autore/i dell’articolo:
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.

GrattacieliLegno03

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
 

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:

Indice Argomenti
1 PROPRIETA’ FISICO-CHIMICHE
2 PROPRIETA’ MECCANICHE
3 PROPRIETA’ TECNOLOGICHE
4 MAPPA CONCETTUALE DELL’ARGOMENTO
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
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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.

Proprietà7

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
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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
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MAPPA CONCETTUALE DELL’ARGOMENTO

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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