Proprietà e durabilità dei materiali

Le principali proprietà dei materiali

Nel design del prodotto si considerano 12 proprietà particolarmente significative, ognuna delle quali può rispondere ad uno o più obiettivi del progetto:

• Proprietà generali, che includono densità e costo per unità di massa;
• Proprietà meccaniche, ovvero resistenza, rigidità, duttilità e tenacia;
• Proprietà fisico-chimiche, quali durabilità, conducibilità elettrica, conducibilità termica, temperatura massima di servizio, magnetismo e trasparenza.

Proprietà generali

La densità è definita come un parametro fisico che fornisce informazioni sulla massa di un campione o di un corpo, in rapporto al suo volume. La densità è generalmente rappresentata dalla lettera greca Rho, ovvero "ρ", e la sua formula matematica è:

Densità = massa/volume

L'unità di misura della densità è quindi: kg/m³. La densità indica quanto saldamente sono agglomerate le molecole di una sostanza nello spazio che essa occupa. La struttura cristallina presenta infatti un livello di densità maggiore rispetto alla struttura amorfa o semi-cristallina. Nel confrontare i costi dei materiali, la densità è più rilevante della massa.

• Peso, definito in fisica come la forza che agisce su un qualsiasi corpo, posto all'interno di un campo gravitazionale. La sua unità di misura è il Newton.
• Massa, definita come la quantità di materia di cui è composto un corpo. La sua unità di misura è il chilogrammo.
• Peso specifico, dato dal rapporto tra un peso (quindi una forza) e un volume. La sua unità di misura è il Newton su metro cubo, ovvero N/m³.
• Densità, data dal rapporto tra una massa (quindi non una forza) e un volume. La sua unità di misura è il chilogrammo su metro cubo, ovvero kg/m³.

È più importante considerare il prezzo per decimetro cubo di materiale piuttosto che il prezzo per unità di massa.

Proprietà meccaniche

La resistenza meccanica indica il massimo sforzo che il materiale può sopportare prima di raggiungere il punto di rottura. Si concretizza quindi nella capacità del materiale di sopportare le sollecitazioni senza rompersi. Può variare a seconda dei diversi tipi di sollecitazione e dalla loro direzione.