I MATERIALI. Presentazione a cura di Prof. Ramona Sola
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- Carmelo Sacchi
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1 I MATERIALI Presentazione a cura di Prof. Ramona Sola
2 I materiali sono così radicati nella nostra cultura che quasi non ce rendiamo conto Ogni aspetto della nostra vita è influenzato dal materiale Casa/edifici abbigliamento Mezzi di trasporto Tempo libero/tecnologia
3 Storicamente lo sviluppo e l evoluzione della società sono state legate all abilità degli uomini di produrre ed elaborare materiali per supplire alle necessità. Infatti anche le civiltà sono state denominate in base al livello di sviluppo dei materiali (es. età della pietra, età del bronzo ) I primi materiali ad essere conosciuti ed utilizzati sono stati quelli presenti in natura: pietra, argilla, legno, peli, Poi conobbero i metalli e scoprirono come modificarli con opportuni trattamenti termici: rame, bronzo e poi ferro Ma solo negli ultimi 70 anni è nata la SCIENZA DEI MATERIALI: comprendere le relazioni fra elementi strutturali e proprietà, modellazione delle proprietà per la creazione di nuovi materiali a soddisfazione delle esigenze
4 Quanti sono?
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16 Qual è il materiale più costoso?
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18 Qual è il fabbricato più costoso?
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20 Perché ci sono tanti materiali?
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22 1. Progettazione e sviluppo di nuovi materiali 2. Progettazione e sviluppo di nuovi trattamenti 1. Progettazione e sviluppo di nuove tecnologie (nano-tecnologie) 2. Affinamento delle tecniche di controllo Nuove filosofie di progettazione
23 Ingegneri meccanici nuovi materiali che resistano a temperature più alte maggiore rendimento Ingegneri elettronici nuovi materiali che resistano a temperature più alte e che permettano alle apparecchiature elettroniche di operare più velocemente Ingegneri aerospaziali nuovi materiali con miglior rapporto resistenza/peso Ingegneri chimici nuovi materiali maggiormente resistenti alla corrosione Scienza dei materiali Scienza e tecnologia dei materiali Tecnologia dei materiali Conoscenza di base dei materiali Conoscenza risultante di struttura proprietà lavorazione e comportamento dei materiali ingegneristici Conoscenza applicata dei materiali
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25 subatomica: elettroni e legame con il nucleo È il tipo e l ampiezza della risposta di un materiale ad una specifica stimolazione imposta Atomica: organizzazione degli atomi e delle molecole Microscopica: agglomerati di atomi. Microstruttura osservabile al microscopio Mascroscopica: fa riferimento agli elementi strutturali osservabili ad occhio nudo
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28 Sono sostante inorganiche composte da uno o più elementi metallici, e che possono contenere anche elementi non metallici. Hanno una struttura cristallina in cui gli atomi sono disposti in modo regolare nello spazio. Sono buoni conduttori termici ed elettrici. Sono resistenti alle sollecitazioni meccaniche, ma possono essere anche duttili. Solitamente si dividono in leghe ferrose e leghe non ferrose
29 Legame metallico 1 o 2 o massimo 3 elettroni di valenza non sono legati ad un atomo in particolare ma sono in grado di spostarsi all interno dell intera struttura metallica Mare degli elettroni di valenza Cuore dello ione
30 Legame metallico
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34 Forma, dimensione, orientazione dei grani determina il comportamento del materiale microscopico e macroscopico
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38 Sono materiali inorganici costituiti da elementi metallici e non metallici legati chimicamente tra loro. Possono essere cristallini, parzialmente cristallini o non cristallini (amorfi) Sono caratterizzati da elevata durezza, fragilità e elevata resistenza alle alte temperature.
39 Legame ionico Si forma tra un elemento metallico (bassa elettronegatività) e un elemento non metallico (elevata elettronegatività). Gli atomi dell elemento metallico cedono gli elettroni di valenza agli atomi non metallici e si formano degli ioni, tra i quali si instaurano delle forze attrattive di tipo Columbiano molto forti. Legame covalente Si instaura fra atomi con elettronegatività simile. La configurazione elettronica stabile è raggiunta grazie alla condivisione di alcuni elettroni da parte di atomi adiacenti. Ogni atomo partecipa al legame fornendo un elettrone è condiviso dagli altri atomi. Gli elettroni condivisi appartengono ad entrambi gli atomi. È un legame direzionale molto forte.
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42 Sono costituiti da lunghe catene o reticoli di molecole organiche (contenenti carbonio). La loro struttura parziale generalmente non è cristallina. Resistenza meccanica e duttilità variano molto da materiale a materiale. Sono cattivi conduttori elettrici e con la l aumento della temperatura rammolliscono o decompongono
43 Forze di Van der Walls Si forma per attrazione di dipoli elettrici all interno di atomi e molecole. I dipoli elettrici interagiscono fra loro attraverso forze elettrostatiche che attraggono atomi e molecole contenenti dipoli. Legame covalente
44 grafite diamante grafene
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49 Sono formati dall unione di due o più materiali. Sono costituiti da un riempitivo e da un materiale di rinforzo legati da loro in modo da ottenere delle caratteristiche particolari
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57 PROPRIETÀ DEI MATERIALI
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1. L energia di legame. 2. I gas nobili e a regola dell ottetto. 3. Il legame covalente. 4. Il legame covalente dativo. 5. Il legame covalente polare
Capitolo 10 I legami chimici 1. L energia di legame 2. I gas nobili e a regola dell ottetto 3. Il legame covalente 4. Il legame covalente dativo 5. Il legame covalente polare 6. Il legame ionico 7. I composti
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