Concetti Chiave
- I materiali compositi sono costituiti dalla combinazione di una matrice omogenea e un rinforzo fibroso, migliorando la resistenza meccanica e mantenendo una bassa massa volumica.
- Le matrici più comuni nei materiali compositi sono termoindurenti, come epossidiche, poliestere e fenoliche, ciascuna con proprietà specifiche.
- Fibre di vetro, carbonio, organiche e minerali sono le tipologie principali di rinforzo utilizzate, ciascuna con caratteristiche distintive come peso, rigidità e costo.
- La produzione dei materiali compositi richiede un attento controllo di qualità per evitare difetti come inclusioni estranee, porosità e imperfetta aderenza.
- I materiali compositi sono ampiamente utilizzati in settori come aeronautica, navale, automobilistica, sport e medicina per le loro proprietà di leggerezza e resistenza.
Si definisce materiale composito qualunque tipo di materiale caratterizzato da una struttura non compatta costituita dall'insieme di due o più sostanze diverse, fisicamente separate e dotate di proprietà differenti. Risulta costituita dalle seguenti due parti:una omogenea, detta matrice, che può essere costituita da una sostanza plastica (più
utilizzata per la leggerezza), metallica o ceramica; l'altra discontinua e fibrosa, detta rinforzo, che ha il compito di assicurare l'aumento della resistenza meccanica.
L 'insieme di queste due parti costituisce un prodotto in meccaniche e massa volumica decisamente bassa; esse dipendono dal tipo di matrice, dal tipo fibre e dalla loro disposizione all'interno della matrice.
TIPI DI MATRICI E DI FIBRE
La matrice degli attuali materiali compositi è costituita esclusivamente da sostanze termoindurenti, ovvero da resine organiche sintetiche. Quelle più utilizzate sono: epossidiche (migliori caratteristiche meccaniche), poliestere (più comuni ed economiche), fenoliche (maggiore resistenza a corrosione e infiammabilità).
Le fibre di rinforzo più utilizzate sono: fibre di vetro (costituite da filamenti di vetro, colore bianco), fibre di carbonio (minor peso e maggior rigidità, colore nero brillante), fibre organiche (Kevlar, le più leggere, colore giallo vivo), fibre minerali (tubazioni, coperture, recipienti, molto costose).
DIFETTI
Il procedimento di costruzione dei materiali compositi prevede l'inclusione delle fibre nella massa delle resine e il successivo compattamento del prodotto eseguito con diverse tecnologie. Si intuisce come il procedimento di fabbricazione, il costo di produzione e la destinazione di questi materiali richiedano un controllo di qualità piuttosto severo. I difetti che si riscontrano più frequentemente sono:
o inclusioni di materiali estranei;
o Porosità e cricche nella matrice;
o Disuniformità della disposizione delle fibre di rinforzo;
o Imperfetta aderenza tra matrice e rinforzo.
APPLICAZIONI
Risulta in continua crescita e investe ormai tutti quei settori della produzione, dove è necessario soddisfare esigenze di basso peso ed elevate caratteristiche meccaniche. Le industrie aeronautica, navale e automobilistica fanno larghissimo uso di materiali compositi per la costruzione di strutture alari, fusoliere, carrelli, barche, canoe, pannelli di carrozzeria, telai da competizione. Nel settore dello sport questa tecnologia viene utilizzata per la produzione di sci, bob, racchette da tennis, biciclette, canne da pesca, aste per il salto in alto. In medicina con questi materiali si costruiscono protesi di vario genere.
Domande da interrogazione
- Quali sono le componenti principali di un materiale composito?
- Quali sono i tipi di matrici e fibre più comuni nei materiali compositi?
- In quali settori vengono principalmente utilizzati i materiali compositi?
Un materiale composito è costituito da una matrice omogenea e un rinforzo discontinuo e fibroso, che insieme conferiscono al materiale leggerezza e resistenza meccanica.
Le matrici più comuni sono termoindurenti come le resine epossidiche, poliestere e fenoliche. Le fibre di rinforzo includono fibre di vetro, carbonio, organiche come il Kevlar, e minerali.
I materiali compositi sono ampiamente utilizzati nei settori aeronautico, navale, automobilistico, sportivo e medico per la costruzione di strutture leggere e resistenti.
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