Scienza dei materiali - Appunti

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Revisionato il 23/06/2026

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Appunti di Scienza dei Materiali: 1. Fondamenti di scienza dei materiali - Solidi cristallini e amorfi- Reticolo spaziale e celle elementari- Difetti reticolari - Diagrammi di stato2. Tecnologia …

Esame Scienza e tecnologia dei materiali

Facoltà Ingegneria aeronautica e dello spazio

Dal corso del Prof. Valente Teodoro

Università Università degli Studi di Roma La Sapienza

A.A. 2020-2021

93 pagine

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FONDAMENTI DI SCIENZA DEI MATERIALI

I materiali di interesse tecnologico sono suddivisi in tre classi:

MATERIALI METALLICI
MATERIALI POLIMERICI
MATERIALI CERAMICI

e in aggiunta ci sono due classi di lavorazione e di applicazione:

MATERIALI COMPOSITI
MATERIALI PER L'ELETTRONICA

MATERIALI METALLICI

I metalli e le leghe metalliche (combinazioni METALLI - METALLI o METALLI - NON METALLI) sono divisi in due classi:

METALLI e LEGHE FERROSE → (alta % di ferro)
METALLI e LEGHE NON FERROSE → (bassa % di ferro)

MATERIALI POLIMERICI

I materiali polimerici, ovvero materie plastiche, sono costituiti da lunghe catene e reti molecolari costituite a partire da composti organici. Sono caratterizzati da:

FONDAMENTI DI SCIENZA DEI MATERIALI

I materiali di interesse tecnologico sono suddivisi in tre classi:

MATERIALI METALLICI
MATERIALI POLIMERICI
MATERIALI CERAMICI

e in aggiunta ci sono due classi di lavorazione e di applicazione:

MATERIALI COMPOSITI
MATERIALI PER L'ELETTRONICA

MATERIALI METALLICI

I metalli e le leghe metalliche (combinazioni METALLI - METALLI o METALLI - NON METALLI) sono divisi in due classi:

METALLI e LEGHE FERROSE – (alta % di ferro)
METALLI e LEGHE NON FERROSE – (bassa % di ferro)

MATERIALI POLIMERICI

I materiali polimerici, ovvero materie plastiche, sono costituiti da lunghe catene a reti molecolari costituite a partire da composti organici.

Sono caratterizzati da:

bassa conducibilità elettrica: buoni isolanti
bassa densità e bassa temperatura di ramollimento e composizione
basso costo e proprietà adatte a molte applicazioni

MATERIALI CERAMICI

Sono inorganici, costituiti da elementi metallici e non metallici legati chimicamente. Sono caratterizzati da:

alta durezza
alta resistenza meccanica ad elevata temperatura
fragili: piccola o nessuna deformazione prima della rottura
basso peso specifico
ridotto coefficiente di diffusione
proprietà isolanti
costi elevati

MATERIALI COMPOSITI

Sono costituiti da due o più materiali (detti fasi o costituenti) integrati fra loro. I costituenti mantengono le loro proprietà e l'intero composto risulta avere proprietà diverse date da ciascun costituente. Inoltre

fragilità
bassa tenacità a frattura

MATERIALI PER L'ELETTRONICA

Il materiale più importante utilizzato nell'elettronica è il silicio puro opportunamente trattato

SOLIDI CRISTALLINI

I solidi si classificano in

CRISTALLINI: ordinamento a corto raggio e a lungo raggio → forma ben definita
AMORFI: ordinamento solo a corto raggio → senza forma

Procediamo ad analizzare i primi.

Gli atomi o gli ioni in un solido cristallino sono presenti secondo una disposizione ripetitiva nello spazio: ordine a lungo raggio.

Sono materiali cristallini: metalli e leghe metalliche e ceramiche.

Solidi Amorfi

A differenza dei soliti cristallini, che risultano opachi in controluce, i solidi amorfi sono trasparenti.
Non possiedono ordine a lungo raggio ma in alcuni materiali polimerici le molecole sono più impacchettate in alcune regioni del materiale tale da avere una proprietà semi-cristallina.
In generale maggiore è la velocità di solidificazione, più difficilmente il materiale cristallizza.
Esempi: alcuni materiali polimerici, vetri, alcuni metalli; il vetro inorganico basato sul silice (SiO₂) è un esempio di materiale ceramico.

Materiali Polimerici

Il termine "polimero" è una parola che viene dal greco: "polýs" (molti) e "meros" (unità/parte).

È usato per designare una sostanza costituita da grosse molecole ottenute dall'unione in catena di molte piccole molecole di una o più specie, le quali si limitano a

C, O, H, Cl, S

La maggior parte dei materiali polimerici non è cristallina, ma alcuni sono formati da una miscela di regioni cristalline e non-cristalline.

Si dividono in tre classi fondamentali:

Polimeri termo-plastici: superata una certa temperatura fondono in quanto caratterizzati da legami deboli tra catene polimeriche (forze di van der Waals).
Esempi: polietilene, teflon, plexiglass

POLIMERI TERMO-INDURENTI: non hanno temperatura di fusione, e bruciano (producendo fumi) in presenza di aria o si decompongono, a causa di legami covalenti tra le catene
GOMME - ELASTOMERI: caratterizzati da legami deboli ad eccezione di un 2-3% di legami covalenti dati dallo zolfo, inserito con processo di vulcanizzazione così da conferire una mobilità (limitata) delle catene. Possiedono il comportamento di una gomma elastica

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