Materiali compositi

Contenuto

• Tipi di materiali compositi
• Esempi di materiali compositi

Ilmateriali compositi sono quelle costituite da due o più elementi o sostanze differenti, la cui combinazione conferisce alla materia risultante le caratteristiche congiunte dei suoi componenti, cioè quelle delle due sostanze originarie contemporaneamente.

Ciò consente una specifica selezione di componenti per ottenere materiali dotati di caratteristiche inusuali in termini di rigidità, leggerezza, resistenza, conduzione di elettricità, resistenza alla corrosione, ecc.

La maggior parte dei materiali compositi lo sono creato artificialmente dall'uomo, sebbene alcuni possano apparire in natura, prodotto dell'evoluzione del creature viventi. E in molti casi sono materiali leganti che beneficiano dell'interazione chimica dei loro componenti.

In termini generali, i materiali compositi sono caratterizzati da:

• Sono costituiti da due o più componenti fisicamente distinguibili ma separabili meccanicamente.
• Mostra più fasi (elementi) chimicamente differenti, insolubili tra loro e anche separate da una fase o interfaccia intermedia.
• Possiede un'elevata sinergia, cioè le sue proprietà meccaniche sono superiori alla semplice somma di quelle dei suoi componenti separatamente.
• Distinguere dai materiali polifasici, come le leghe metalliche, in cui è possibile alterare le fasi presenti per mezzo di una variazione termica (calore).
• Possedere un agente rinforzante (una fase aggiunta) e una matrice (fase rinforzata).

Tipi di materiali compositi

È possibile identificare i seguenti tipi di materiali compositi:

• Compositi di rinforzo di particelle. Disperso in una matrice più morbida e duttile, i componenti di un materiale duro e fragile sono dispersi in modo discreto e uniforme.
• Compositi induriti in dispersione. Presentano particelle di rinforzo di dimensioni molto minute, disperse nella matrice di base.
• Materiali compositi fibrorinforzati. Questi materiali contengono solitamente fibre resistenti alla trazione in una matrice solitamente di resina che avvolge le fibre, trasferendo il carico dalle fibre rotte a quelle intatte e acquisendo particolare resistenza.
• Materiali compositi strutturali. Costituito da materiali sia semplici che compositi, solitamente in modo laminare (sandwich) come quelli utilizzati in edilizia, per unire le proprietà di entrambi i materiali nella stessa parete.

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Esempi di materiali compositi

1. Cermet. Una combinazione di ceramica e metallo, sono stati progettati per resistere alle alte temperature e resistere all'abrasione, come la ceramica, ma godono della malleabilità dei metalli. Solitamente la matrice di questi materiali è il metallo (nichel, molibdeno, cobalto) e la fase di rinforzo è carboidrati refrattari (ossidi, albumina, boruri) tipici della ceramica. Ciò consente la produzione di utensili da taglio che combinano tenacità con acciaio inossidabile e hanno una vita utile più lunga., in particolare i nuovi sviluppi basati su titanio e cobalto.
2. Madreperla. Questo è un esempio di materiale composito di origine naturale, senza intervento umano. È una sostanza organica-inorganica bianca, dura con riflessi iridescenti, che forma lo strato interno del guscio di molti molluschi, come la madreperla. Questi animali, infatti, possono secernere questa miscela di carbonato di calcio e biopolimeri per riparare il loro guscio o racchiudere impurità o agenti microbici che lo penetrano, dando così origine a perle..
3. Compensato. Chiamato anche multilaminato, compensato, compensato o compensato, È una tavola di sottili fogli di legno incollati tra loro con le loro fibre in orientamento trasversale, utilizzando resine sintetiche, pressione e calore. È rivestito con acido solforico dopo la lavorazione per essere inodore, che contiene polimeri e benzeni ed è particolarmente utile nella costruzione.
4. Adobe. Si chiamano così mattoni crudi, cioè otturazioni da costruzione, fatte di argilla e sabbia o altre masse di fango, mescolate con paglia ed essiccate al sole. Sono stati utilizzati fin dall'antichità per realizzare muri e costruzioni rudimentali, solitamente sotto forma di mattoni (rettangolari). Nonostante sia un ottimo isolante termico, l'adobe assorbe molta umidità per capillarità, perdendo la sua durezza, quindi deve essere installato su una base idrorepellente di pietre o, modernamente, cemento.
5. Calcestruzzo. Chiamato anche "cemento", è il materiale composito più utilizzato contemporaneamente in edilizia, è una giunzione di varie sostanze: cemento, sabbia, ghiaia o ghiaia e acqua. Con questo giunto si ottiene un impasto omogeneo che fa presa e indurisce in poche ore fino ad ottenere una consistenza pietrosa.. La maggior parte delle opere di ingegneria civile prevede l'uso di calcestruzzo.
6. Pannello di scaglie orientate. Chiamato OSB (Pannello di scaglie orientate in inglese), sono un tipo di conglomerato, evoluzione del compensato, perché invece di unire più fogli di legno, si fa con più strati di trucioli di legno o trucioli orientati tutti nella stessa direzione, ottenendo così un materiale omogeneo da resine fenoliche o poliuretaniche, formaldeide o melaminico. Spesso vengono incorporati anche altri additivi per migliorare la resistenza al fuoco, all'umidità o per respingere gli insetti.
7. Pykrete. Questo materiale composito è realizzato con il 14% di segatura o altra pasta di legno organica, in una matrice di ghiaccio all'86%. Il suo nome deriva dal suo inventore, Geoffrey Pyke, che lo propose alla Royal British Navy per realizzare portaerei difficili da affondare. Pykrete ha una durezza vicina al calcestruzzo, un basso indice di fusione ed un'enorme resistenza alle tensioni.
8. Plastica rinforzata con vetro. Noto come GFRP (Plastica rinforzata con fibra di vetro in inglese), È un materiale composito che forma una matrice plastica o resina, rinforzata con fibre di vetro. Il risultato è un materiale leggero, resistente e facile da modellare, spesso comunemente chiamato "fibra di vetro".. Trova largo impiego nella produzione di componenti, nell'industria nautica e delle telecomunicazioni, nonché nel settore delle costruzioni.
9. Cemento d'asfalto. Ampiamente usato nella pavimentazione di strade o autostrade, asfalto È costituito da una miscela di asfalto e inerti minerali di varia natura, per ottenere una pasta uniforme e bituminosa che, applicata a caldo, indurisce e impermeabilizza, costituendo un materiale ideale per le opere pubbliche urbane.
10. Osso. Un altro esempio di materiali compositi in natura sono le ossa, costituite da animali superiori all'interno una matrice ossea rinforzata da fibre di collagene, una proteina che le conferisce la sua naturale resistenza, grazie al calcio da cui è mineralizzata la sua struttura. Ciò si traduce in un oggetto duro, fragile ma leggero.