Lezione 17: classificazione dei materiali

Question 1

Classificazione dei materiali.

Answer 1

I materiali possono essere divisi in 3 classi sulla base dei legami intramolecolari presenti nella struttura, cui è necessario aggiungere 2 ulteriori classi di materiali complessi.
Le prime tre classi, che fanno riferimento al tipo di legami che compongono la struttura chimica sono:
-materiali metallici (legame metallico)
-materiali ceramici (legame covalente e/o ionico)
-materiali polimerici (legame covalente + forze intermolecolari)

Le ulteriori 2 classi necessarie per la classificazione dei materiali sono:
-materiali compositi
-materiali di derivazione biologica

Question 2

Differenza tra materia, materiali e manufatto.

Answer 2

Con il termine “materia” si fa riferimento a tutto ciò che ci circonda che viene studiato dalla chimica.

I materiali sono solidi di interesse applicativo, di cui sono note e definite le specifiche caratteristiche chimico-fisiche. Un materiale ha sempre un ruolo strutturale ed un ruolo funzionale: ad esempio, in una protesi è necessario che il materiale conferisca alla struttura caratteristiche chimico-fisiche tali da evitare la deformazione e la degradazione nel tempo; inoltre, è necessario che il materiale della protesi sia in superficie biocompatibile, ovvero che interagisca favorevolmente con l’organismo biologico.

I manufatti sono prodotti di una tecnologia di lavorazione di uno o più materiali.

Question 3

Principali caratteristiche dei materiali metallici (legami, proprietà chimico-fisiche, proprietà di conducibilità (se presente) e/o proprietà meccaniche).

Answer 3

I materiali metallici sono costituiti da uno o più elementi metallici impaccati tridimensionalmente tramite legame metallico: hanno dunque struttura cristallina e sono ottimi conduttori di elettricità e di calore (vedi: legame metallico). Un materiale metallico può talvolta contenere elementi non metallici, come ad esempio nel caso delle leghe metalliche.

Question 4

Principali caratteristiche dei materiali ceramici(legami, proprietà chimico-fisiche, proprietà di conducibilità (se presente) e/o proprietà meccaniche).

Answer 4

I materiali ceramici sono costituiti dalla combinazione chimica di elementi metallici ed elementi non metallici legati tramite legami chimici covalenti e/o ionici: un esempio è quello dei solidi covalenti e dei solidi ionici.

I materiali ceramici sono caratterizzati da:
-elevata durezza, che ne comporta un’elevata fragilità, che li rende sensibili agli urti (bisogna però ricordare che è sempre possibile rivestire un materiale ceramico con materiali polimerici per evitare che si frammentino)
-notevole resistenza ad alte temperature, nel senso che supportano le alte temperature senza cambiare conformazione, e all’ususra
-proprietà isolanti

Question 5

Principali caratteristiche dei materiali polimerici (legami, proprietà chimico-fisiche, proprietà di conducibilità (se presente) e/o proprietà meccaniche).

Answer 5

Sono considerati polimerici tutti i materiali costituiti da macromolecole: gli atomi sono quindi legati tra loro tramite legame covalente all’interno delle molecole.
Le macromolecole hanno origine dal concatenamento di unità uguali o diverse, le quali vengono dette monomeri: i monomeri reagiscono mediante processi di polimerizzazione per formare polimeri.

Question 6

Principali caratteristiche dei materiali compositi (legami, proprietà chimico-fisiche, proprietà di conducibilità (se presente) e/o proprietà meccaniche).

Answer 6

Un materiale composito consiste nella combinazione di 2 o più materiali tra loro non solubili: in questi materiali è sempre possibile individuare un’interfaccia, ovvero una visibile differenza tra matrice e rinforzo nella miscela solida.
La matrice costituisce il solvente della miscela solida tra i 2 o più materiali insolubili tra loro; il rinforzo si configura come soluto capace di aumentare la resistenza meccanica che avrebbe la sola matrice.
Il rinforzo può essere di tipo:
- fibroso, e quindi presentarsi sotto forma di fibre immerse nella matrice
- particolato, e quindi presentarsi sotto forma di particelle di varia forma disperse nella matrice

Question 7

Principali caratteristiche dei materiali di derivazione biologica (legami, proprietà chimico-fisiche, proprietà di conducibilità (se presente) e/o proprietà meccaniche).

Answer 7

Sono materiali di derivazione biologica:
- le proteine naturali
- i polisaccaridi (cellulosa, ciclodestrine)