Materiali per il design

LEGNO

Il legno è il materiale naturale più versatile e abbondante. È disponibile in diversi colori e venature. È

resistente in relazione al suo peso. Isola termicamente ed elettricamente e ha buone proprietà acustiche.

È relativamente facile da lavorare

LEGNO STRUTTURA

Il legno è costituito dalla corteccia esterna e da una parte lignea centrale (anelli di accrescimento)

costituita da alburno e durame.

La sua composizione chimica è formata da cellulosa, emicellulosa e lignina.

Essenze Dolci (GIMNOSPERME) Essenze Forti (ANGIOSPERME)

- -

abete bianco/rosso quercia

- -

pino acero

- -

cedro ciliegio

- castagno

- noce

- ulivo

Un legno si de nisce legno verde quando, se dolce ha 150% Alburno e 60% Durame, se duro 80%

Alburno e Durame. La stagionatura naturale richiede anni, mentre quella

arti ciale richiede giorni

• fortemente anisotropo

• buone proprietà meccaniche

• densità è in genere inferiore a quella dell’acqua

• ottimo isolante termico, acustico ed elettrico

• degrado di tipo chimico o sico (brucia!)

• degrado di tipo biologico

I principali fattori che determinano la resistenza meccanica del legno

sono i difetti, la densità, il contenuto di umidità e la direzione di

sollecitazione

Proprietà chimiche e siche

• biologico (funghi, insetti o batteri). Vengono usati estratti (i tannini nel

legno di quercia) che impediscono lo sviluppo degli agenti di

decomposizione e trattamenti (in genere impregnanti) idonei ad

• aumentare la resistenza a questa forma di degrado

• sico (in particolare gli agenti atmosferici)

• chimici

LEGNO LAVORAZIONE

Durante la crescita di un albero possono avvenire diversi fenomeni che

introducono delle anomalie nella struttura del legno. Le imperfezioni

possono riguardare lo sviluppo del tronco: fusto incurvato,

accrescimento eccentrico del midollo, crescita a spirale, fessurazioni. Il

ritiro è diverso lungo i tre assi principali:

- 0,1% in direzione longitudinale

- 1-10% in direzione trasversale

- 5% direzione radiale

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DERIVATI DEL LEGNO

• legno compensato: strati sottili di legno (1-3 mm) sovrapposti con diverso orientamento delle bre e

incollati tra loro in modo da ottenere dei pannelli. La resistenza meccanica dei compensati dipende dai

fattori che in uenzano la resistenza del legno, dal numero, spessore e orientamento degli strati e dal

tipo di adesivo

• truciolato: piccoli pezzetti (trucioli) di un legno dolce ottenuti anche come residui da altri processi,

essiccati, spruzzati con adesivo e pressati a temperatura elevata a uno spessore di 2 mm - 4 cm

(densità 0,5-0,8 g/cm3). A parità di spessore, i truciolati tendono ad essere più deboli dei compensati.

• pannelli di bre: Sono ottenuti pressando bre di legno, ricavate per s bratura meccanica in

pressione di vapore ad alta temperatura in genere con aggiunta di colle sintetiche

• legno lamellare: strati di lamelle giuntate tra di loro con le bre parallele, incollate e sovrapposte. Ha

delle caratteristiche meccaniche più costanti e omogenee

• sughero: corteccia della quercia da sughero. è impermeabile ai liquidi e ai gas. È un ottimo isolante di

calore, elettricità e suono e ha un elevata elasticità

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MATERIALI CERAMICI

- Solidi inorganici e non metallici: diamante e gra te (sono entrambe forme del carbonio)

- Ossidi metallici: elementi metallici + C, N, S

- Struttura cristallina: cristallino-vetrosa

- Scarsa conducibilità termica: diamante

- Scarsa conducibilità elettrica: superconduttori

- Fragilità: zirconia, compositi rinforzati

Legami chimici e struttura. I materiali ceramici sono caratterizzati da:

- Legami primari: legame covalente (diamante), legame ionico

- Legami secondari: legame metallico (gra te)

I materiali ceramici sono suddivisi in tradizionali e avanzati (hanno proprietà avanzate rispetto ai materiali ceramici

tradizionali)

MATERIALI CERAMICI TRADIZIONALI

I materiali ceramici tradizionali sono tutti costituiti da tre materie prime:

- Argilla (caolino argilla bianca): plasticità, lavorabilità (+acqua)

- Silice: refrattarietà (resistenza ad alte temperature), temperatura di fusione elevata, resistenza meccanica

- Feldspati: fondente (riesco a cuocerlo a temperature basse), temperatura di fusione bassa, fase vetrosa

È importante che nella composizione ci siano tutte e tre le materie prime, in quanto ognuna da una proprietà

aggiunta al materiale

Il processo produttivo è differente da quello dei materiali metallici. Lavorazione dei materiali ceramici:

• Preparazione del minerale

• Ottenimento della miscela

• Formatura

• Deformazione plastica: pressatura, estrusione, colata a

impasto umido o colaggio(con l’aggiunta di acqua si

ottiene la barbottina. Lo stampo è poroso, riuscire ad

assorbire un maggior quantitativo di acqua)

• Essiccamento: rimozione dell’acqua in eccesso attraverso

cottura da 900 a 1450 gradi. In base alla temperatura e

alla composizione dell’impasto si avranno diverse porosità

e caratteristiche meccaniche nei materiali niti. Vengono

cotti in forni continui, dove si ha un incremento della

temperatura graduale)

• Cottura: Vetri cazione

• Finitura

• Rivestimento e decorazione: con un materiale vetroso attraverso un successivo passaggio di cottura (bicottura), si

ottengono super ci trasparenti o opache

Proprietà:

- densità bassa: 2 e 2,5 g/cm3

- comportamento puramente elastico: puoi modellarla quanto voi prima della cottura

- buone caratteristiche di resistenza a compressione

- scarse caratteristiche di resistenza a trazione

- materiali fragili

- ottimi isolanti termici ed elettrici

I prodotti che si ottengono dai materiali ceramici tradizionali sono le ceramiche bianche, prodotti

strutturali a base di argilla (mattoni, tegole), materiali refrattari (materiali che ben resistono alle alte

temperature con buone proprietà strutturali), gli abrasivi e il cemento

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MATERIALI CERAMICI AVANZATI

Materiali che hanno proprietà avanzate rispetto a quelli tradizionali. Un materiale inorganico, non metallico

principalmente cristallino, di composizione rigorosamente controllata, prodotto secondo dettagliate regole da

materie prime puri cate e/o caratterizzate in modo estremamente accurato e che presenta speci che caratteristiche.

Il procedimento di Produzione consiste nella sinterizzazione: Processo di densi cazione di un compatto di polveri:

rimozione della porosità tra le particelle di partenza, coalescenza e formazione di forti legami tra particelle adiacenti

I materiali ceramici avanzati di tipo strutturale presentano proprietà meccaniche opportune in condizioni

operative impegnative (ambienti erosivi, corrosivi o ad elevata temperatura o dove sia richiesta un’elevata resistenza

all’usura)

- valvole dei rubinetti

- coltelli da cucina ceramici

- scarpe sportive chiodate

- sfere nelle penne a sfera

- componenti delle protesi

I materiali ceramici avanzati di tipo elettroceramico hanno buone proprietà elettriche e ferromagnetiche

- circuiti integrati e condensatori

- materiali piezoelettrici

- proprietà magnetiche

- proprietà ottiche speci che (luminescenza, laser)

- cambiamenti delle proprietà ottiche stesse per effetto di campi elettrici

I materiali ceramici avanzati di tipo ottico hanno trasparenza e notevole resistenza all’attrito o alle alte temperature.

Vengono utilizzati per i contenitori per lampade ad alta temperatura, nestre dei lettori dei codici a barre e pigmenti

(colorazione rossa e oro)

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MATERIALI METALLIC

Alluminio Argento Bronzo Ferro (acciaio) Magnesio Mercurio Oro Ottone Piombo Rame Titanio Silicio Zinco

I materiali metallici sono materiali inorganici composti da elementi metallici. Sono caratterizzati dal legame

metallico (elettroni liberi)

PRORIET

• Elevate caratteristiche meccaniche

• Deformabilità plastica

• Buone conducibilità termica

• Buone conducibilità elettrica

• Riflettività e lucentezza

LEGAME CHIMICO E STRUTTURA CRISTALLINA

• Tutti i metalli a temperatura ambiente si

presentano allo stato solido. Gli atomi sono disposti nello spazio in modo regolare, formando una struttura

tridimensionale ordinata e ripetitiva chiamata reticolo cristallino

• Gli elettroni si possono muovere facilmente tra i vari atomi del reticolo cristallino, formando quella che

viene detta nuvola elettronica. La facilità di movimento degli elettroni determina le proprietà di

conducibilità elettrica e termica dei metalli

• Il legame tra gli atomi è il legame metallico (un legame forte). Ciò determina le elevate proprietà

meccaniche. Il legame metallico è adirezionale e pertanto l’unico fattore che può determinare la formazione

di un certo tipo di reticolo è