Appunti discorsivi di Biomateriali

Legami chimici e meccaniche dei materiali

La struttura del materiale e le sollecitazioni meccaniche dipendono dai legami chimici presenti. Le sollecitazioni possono essere di diversi tipi, come la compressione, la flessione, il taglio e la torsione. Il comportamento del materiale dopo una sollecitazione può essere elastico o plastico.

La sollecitazione elastica è caratterizzata da una deformazione reversibile, mentre la sollecitazione plastica supera il limite di deformazione elastica e il materiale diventa lavorabile. Il modulo di elasticità Young è una misura della rigidità del materiale e misura la relazione tra la sollecitazione e la deformazione.

La resistenza del materiale è misurata tramite lo sforzo massimo che può sopportare prima di entrare in rottura. La deformazione unitaria è la misura della deformazione iniziale rispetto alla lunghezza del provino. Il rapporto di Poisson fornisce informazioni sulla compressibilità del materiale.

La rottura statica si manifesta solo dopo un processo di deformazione plastica significativa, dove il materiale diventa fragile.

plasticalimiteat disi campoM si nompe,· :. la plasticodutile ha strizione si entra insiM campo Gr· : ,. dadeformazione Eprovinorichiesta deformare fine aenergia aun =per materiale)notturaRottura fatica (sollecitazioni determinare delcicliche eaper possonocricche resistenteriducendo sezionemateriale lapiùdiformazione netsiche propaganoouna: modificaquella salitain↳ deldeformazionela ripercorrediscesaISTERESI sforzocurva in non: , meccanicocomportamentoistenesideformazione tornamateriali viscoelastoplastici avvienela a zeronon: , noremaliviscoelastico viscoelastoplastico condizioniPOLIMERmateriale inSIA SIA ->resistere maggionedeformazionealla localecapacità di specificoin puntoDUREZZA plastica un ,,: abrasionimesistenza ad scalfituredurezza maggiore ,, testateae de carattoppeSteralmetroBreinell Imisura duro Isi con a HB = =(E) rontaHV=I senVickens lateraleS= Nsuperfice Kgimprontaarea conversione

-0 102= fattore= ,d diagonali dell'improntamediadpinamidale)courometro = untiresisteme ageidicapacitàRESILIENZA : Striscia altrochedimotodatprodotta compo suun unATRITO forza: bassi detritidall'attrito livebli producedeveprodotta essere aUSURA ,: , staticalCattritomovimentomettereforza initIs UsF compaper= dinamicalCattritomovimentoitmantenereMpFFD inforeza per compa= EreateE superficiliscesuperfici mugoseper perr == 1 P ATOTdi RimediMeccanismi usura -> : lubrificazionesuperficialedetruiti finituraabrasiva liberazione ,di· : (truaadesione polimeroquellatenerasuperficie metabolfiemTransfer dura e· a: duedetruiti befilm trea superficirimangonoTerzo· ocompo :TERMICHE· mi)(Cpfusionecalore specificodi caloredidi statoTemperature passaggi· =,, sTAe)dilatazione termicaconduttivitàtermica metallineilineare elevataKcoeff a = = -/. + -polimerain- bassa↓Fiss ceramiciKFourierlegge di q = attraversatermica cheenergia

Unità materiale dinelle tempeunELETTRICHE· didifferenza Potenzia eI=di Ohm cemamicilegge elevata polime i tebassa metabli in enei , un'applicazione di calicePIEZOEETRICITA tensione materialeelettrica digenerata in consequenzacomeun: materialedeformazione dovuta elettricoinversopiezoelettricoeffetto campoa:elettrostimolatori ...elettricodi sensoreperes ,. visibieildiverse maggix (i metalli benassorbiredidelleimportante capacità sostanzela sono barioricorre madiopatichemateriali Solfatodi (esall'aggiunta ditrasparenti sostanzesipere ,. tungstenoporeiUr volumeFor =POROSITA miglior biologiaconsenteimportante tessutiVs1- perche: ancoraggio ai= = =vs organismointerazionepromore conmateriali lausati filtrazione di biologiciperporosi sono liquidii comprimibilital~Coeff is entropicao.-g)si ( KelasticheOnde cheULTRASONICHEACUSTICHE densitàv· propagano mezzocone = .: -diagnosticheCes ,ad retrasuoni polimentiapparecchiature ultrasuonivisibili glisonoi con.

gradientechimica concentrazioneDIFFUSIONE l'effetto di disottospeciemovimento di ununa:diLegge Fick canee esseDA. IneronteATA AC Dr↓sta a= =.- - =-bilisce lache miscela)/Si relativ alladiffonde grazione molareAspecie muove GA= del motodirezionedella didiminuzione xnella direzione YA = DALDA finitaformain JAJAconc= cost d = - : =solidinei -RT attivazioneDo energiaD diQ== /polimerilproprietalmaterialiONICHE fabbricare bentiusatiqueste· contattoavengono per: con ecc ...MATERIALI METALLICI MPalelastico (300-1000GPal(100 dicaricoHanno modreoelevato 200 snervamentoeun -elevati grandi deformazionicarichisopportano senza dideformanc fragilmenteinveceduttilital plasticamentebuonaHanno si nompensi:facili eavonamedasono ionilalcuni biocompatibilità nilascio(corrosioneriguardaproblemi dilapresentare quantoPossono per ,atomicristallini secondomateriali metallici dispostisolidi (StructureI RETICOLI· CRISTALLINIsono ,ripetono nellogeometriche che spaziosi

tridimensionale

piccola ripetesiù che

La struttura

ELEMENTARE

CELLA - cristallini

metalli tipi

elementari meticolipresentano di

I 3 itcentrato (Fecubico dia) ANISOTROPIA alcune

I valorieCC compo· a :- Au)(Agcentrato inproprieta qualecubico fisiche èfacceCFC· nona , direzioni(Co tutte leTilesagonate livellocompattoEC =>· a, difetti nebla struttura dicristalliniI solidi pianideipresentano reticolare sisempre· creanopuntrali(1D) preferenzialiscorrimentoDifetti· Ariguardano delpuntoundi seguente criticolivelloloreticolo sforzoe supera un cr, dipendemateriale reticolo dallediche tipodat emeccanismo diie Ceslegame atomi durantegliforze di tra .possibilediventadiffusione Taglio) Iditest - >un . --00 0 0 I- - -I-o0 0-=- -o 000D- - - ---I Ib-d-bo,&I- deformazioneplasticadi danIl formazione materialedel erogoprocesso puoDISLOCAZIONI circuitomisurabili il di Burgersa con, d'erimaneil dislocazioneapertocircuitose unalono dimensioniriduce

del dilema pianopresenzascoverimento rispetto at mesistenzameticolo perfetto fa=>scorrimento riduceallo si dislocazioniplasticaDurante deformazione sile muovonouna (VANTAGGIOil materialelavorarequindi risulta semplicepiù diversi↓ sidislocazioni pianiplastica incontrancela deform le =Durante muovono sesusi si.. diventairrigidisce resistentepiùmaterialeilbloccano si=> e (difettidistorsionidislocazioniinReticolo esistonomonocristalloperfetto cui non e: casualmentepolicristallini orientatiaggregatisolidiI singoliiin cristablisono sonogenere e ,quindi ie stabilemateriale risulta meno metallici diversecombinatielementiunione di due più percentualiinLEGA· METALLICA o: uniformifisicopresenta composizionefase-parte sistema che in ognidi suo punto statoun e(solo solidilliquidiper eDIAGRAMMI FASEDI pureimetalliBA e temperature fusione puriTA metallideiTB die metallicamiscela (liquidolL allo fusoomogenea stato (solidosoluzione costituita dasolidaa BA

La fase bifasica è caratterizzata dalla presenza di due fasi: una solida e una liquida. La fase liquida diventa solida quando la temperatura supera il punto di fusione, mentre la fase solida si trasforma in liquida quando la temperatura scende al di sotto del punto di solidificazione. La linea che separa le due fasi è chiamata linea di solidus. Un altro esempio di microstruttura è rappresentato da un punto (*) che indica una composizione non definita. La regola del contenuto di ciascuna fase serve per calcolare la percentuale di massa o peso di ogni fase. I punti tripli rappresentano il punto in cui coesistono tre fasi: solido, liquido e gas.