STM Flashcards
1
Q
cosa studia la scienza dei materiali?
A
le relazioni tre i processi produttivi, la struttura(ordine geometrico che assumono nello spazio le molecole costituenti il materiale), le proprietà(modo in cui il materiale reagisce alle sollecitazioni esterne) e le prestazioni del materiale
2
Q
classificazione dei materiali
A
-APPLICAZIONI
-TIPO LEGAME CHIMICO E PROPRIETA’
-STRUTTURA
3
Q
classificazione materiali per applicazione
A
APPLICAZIONI
-STRUTTURALI (usati per sostenere un carico)
-FUNZIONALI (non sostengono carichi)
4
Q
classificazione materiali per proprietà
A
PROPRIETA’
-MECCANICHE (deformazione, frattura, durezza)
-TERMICHE (conducibilità termica, dilatazione termica, capacità termica)
-ELETTRICHE E MAGNETICHE
-OTTICCHE (fenomeni di riassorbimento, trasmissione e riflessione della luce)
5
Q
classificazione materiale per legame chimico
A
-LEGAME METALLICO (nei solidi metallici sia puri che leghe) -> forte e non direzionale (mare di elettroni liberi di muoversi nel reticolo)
-LEGAME IONICO (negli ossidi e nei sali) ->
molto forte (più del metallico) e non direzionale |è un’attrazione elettrostatica|
-LEGAME COVALENTE (nei carburi, negli nitruri, nel diamante) -> più forte tra i legami e direzionale ( l’elettrone messo in condivisione è più vicino all’atomo di appartenenza iniziale)
-LEGAMI DI VAN DER WAALS (nei polimeri) -> si istaurano tra molecole e macromolecole. sono legami covalenti molto deboli
6
Q
tipi deformazioni e differenze
A
DEFORMAZIONI PLASTICHE -> reversibili
DEFORMAZIONI ELESTICHE -> irreversibili
7
Q
definizione durezza
A
forza/resistenza che il materiale oppone ad una deformazione di una punta che incide la sua superficie
8
Q
cosa determinano in un materiale il modo in cui esso assorbe, trasmette e riflette la luce?
A
assorbimento->colore
trasmissione->trasparenza
riflessione->opacità
9
Q
quali categorie di solidi costituiscono i materiali ceramici?
A
solidi ionici (ossidi=ceramici tradizionali)
solidi covalenti (ceramici avanzati)
10
Q
quali sono i legami comunitari
A
legame metallico e ionico perchè non c’è una relazione specifica tra i singoli atomi
11
Q
quali sono i tipi di solidi molecolari
A
sono formati da legami di van der waals e sono:
-TERMOPLASTICI (solo legami deboli)
-RESINE E GOMME (legami deboli + legami covalenti)
12
Q
i legami ionici, covalenti e metallici sono legami intermolecolari?
A
No perché non ci sono molecole, sono legami primari. Solo il legame covalente quando c’è una
molecola è un legame intermolecolare, il legame ionico e metallico non lo sono mai, ma tutti e tre
sono legami primari. Mentre il legame di Van Der Waals è un legame secondario.
13
Q
struttura dei solidi metallici
A
nuclei circondati da mare di elettroni delocalizzati che schermano i nuclei.
questi elettroni delocalizzati sono elettroni id valenza che risentono dell’attrazione di TUTTI i nuclei
14
Q
divisione solidi metallici
A
METALLI E LEGHE FERROSE -> ferro elemento maggioritario
METALLI E LEGHE NON FERROSE -> non contengono ferro
15
Q
come vengono preparati i metalli
A
per fusione ( fornendo calore si rompe il legame e il metallo fonde)
16
Q
tipo struttura dei metalli
A
cristallina -> atomi ordinati nello spazio
17
Q
proprietà ottiche dei metalli
A
metalli:
-sono di colore grigio
(promozione elettrone eccitato dalle radiazioni luminose)
-sono lucidi perchè riflettono la luce
(luce riemessa/riflessa quando elettrone torna nel suo stato di valenza)
-sono opachi, cioè non trasparenti alla luce
(la luce viene assorbita e riemessa ma non attraversa interamente materiale)
18
Q
densità metalli
A
elevate (fra 2.7 g/cm3 e 8 g/cm3)
dovuto a massimo impacchettamento atomi e per adirrezionalità del legame metallico
19
Q
proprietà meccaniche dei metalli
A
-rigidezza elevata per la forza del legame -> si oppongono a deformazione elastica
-duttili -> si deformano plasticamente prima di arrivare a frattura
(durante la deformazione plastica gli elettroni delocalizzati, poichè loberi di muoversi, slittano in direzione del carico andando a deformare il metallo)
- facilmente lavorabili
-elevata resistenza meccanica
20
Q
proprietà termiche metalli
A
conducono calore e sono resistenti agli sbalzi termici
21
Q
proprietà chimiche metalli
A
fortemente reattivi -> subuscono corrosione
22
Q
forza di legame dei metalli
A
-piuttosto variabile in base a configurazione elettronica e numero di elettroni di valenza ( elettroni > –> forza legame >)
-è direttamente proporzionale a RIGIDITA’ e PUNTO FUSIONE
-è inversamente proporzionale al COEFFICIENTE DI ESPANSIONE TERMICA
23
Q
punti fusione metalli
A
non elevati
se il metallo ha:
pochi elettroni negli orbitali p –> basso
<
pochi elettroni negli orbitali s –> basso
<
orbitale d semipieno –> elevato
>
orbitale d pieno –> diminuisce
24
Q
proprietà elettriche metalli
A
sono conduttori:
per via del mare di elettroni delocalizzati che risentono l’influenza di tutti gli atomi del metallo, in presenza di un dipolo gli elettroni (liberi di muoversi) migrano verso il polo positivo generando corrente
25
struttura solidi ionici (OSSIDI)
-formati da ioni:
anioni ( non metallo + elettrone)
cationi (metallo - elettrone)
-elettroni orbitano attorno al nucleo di un solo ione
-se cristallini hanno ordine geometrico preciso
REGOLA SCELTA STRUTTURA CRISTALLINA
anioni tutti in contatto con il catione che circondano, ma non necessariamente tutti in contatto tra loro
26
composizione materiali ceramici
composti ionici (ossidi)
+
composti covalenti (carburi e nitruri)
26
composizione materiali ceramici
composti ionici (ossidi)
+
composti covalenti (carburi e nitruri)
27
suddivisione materiali ceramici
-CRISTALLINI (ceramici)
-NON CRISTALLINI (vetri --> struttura amorfa)
-PARZIALMENTE CRISTALLINI (vetroceramici
--> matrice vetrosa amorfa in cui si distinguono alcuni cristalli)
28
come vengono prepararti ceramici cristallini?
per compattazione e sintetizzazione di polveri
(hanno legami troppo forti da rompere con il calore, servirebbero temperature troppo alte e non tecnologicamente raggiungibili)
29
tipi legami ceramici cristallini
ionici e covalenti --> i più forti
30
densità ceramici cristallini
variabile (fra 3 e 5 g/cm3) dovuto a:
-repulsione tra ioni che fa si che questi siamo tra loro più distanti
-peso atomico minore
SONO PIU' LEGGERI DEI METALLI
31
proprietà ottiche dei ceramici cristallini
-non trasparenti
-non lucidi
-non riflettenti
-> assorbono completamente la luce
32
proprietà meccaniche ceramici cristallini
-elevata rigidezza (proprietà elastica)
-->dovuto alla forza dei legami
-elevata durezza (proprietà plastica)
-fragili -> non si deformano plasticamente prima della rottura
33
proprietà termiche ed elettriche ceramici cristallini
-isolanti -> scarsa conduzione termica e elettrica
-refrattari -> resistono bene alle alte temperature
34
proprietà chimiche ceramici cristallini
sono INERTI -> sono stabili, non hanno bisogno di reagire con altri elementi
(minima energia di gibbs e massima stabilità termodinamica)
35
come vengono preparati i ceramici amorfi (VETRI)?
per fusione di ossidi --> determina abbassamento del punto di fusione del materiale ceramico --> LAVORABILI SOLO A CALDO (deformazione plastica solo a elevate temperature)
36
densità vetri (ceramici amorfi)
circa 2.5 g/cm3 -> dovuto agli spazi vuoti presenti nella struttura amorfa non compatta
37
proprietà ottiche vetri
trasparenti -> la luce passa attraverso gli spazi vuoti
38
proprietà meccaniche vetri
-rigidezza elevata (ma < ceramici cristallini)
-durezza elevata (ma < ceramici cristallini)
-fragili -> non si deformano plasticamente prima di rompersi a temperature inferiori di quelle di rammollimento
39
proprietà termiche ed elettriche vetri
isolanti (> dei ceramici cristallini)
40
caratteristiche solidi ionici
-stabilità -> dovuta alla forte attrazione tra ioni opposti
-elettricamente neutri -> numero anioni = numero cationi
-grande variabilità strutture cristalline -> dipendono dalle dimensioni dei raggi degli ioni e dalle loro densità di carica
-numero coordinazione (numero di anioni che circondano catione) elevato -> può essere 4,6,8
41
proprietà FISICHE dei solidi ionici
-elevati punti di fusione -> per i legami molto forti
-densità medio bassa -> per repulsione tra ioni che li costringe ad essere distanti tra loro e per peso atomico basso
-raggio ioni > --> energia legame < --> punto fusione <
-carica ioni > --> punto fusione > (perchè più cariche dello stesso segno creano densità di cariche maggiori)
-scendendo lungo un gruppo AUMENTA elettropositività del catione --> aumento dimensioni ioni
-salendo lungo un gruppo e muovendosi verso destra AUMENTA l'attrazione
42
proprietà elettriche solidi ionici
-buoni isolanti
-conduttori allo stato liquido o in soluzione acquosa
43
proprietà ottiche solidi ionici
-sono di colore bianco -> prevale l'assorbimento della luce a tutte le lunghezze d'onda
-no riflessione e no trasmissione della luce (non lucidi e non trasparenti)
ps. alcuni sono in grado di assorbire solo alcune lunghezze d'onda che ne determinano il colore
44
proprietà meccaniche solidi ionici
-durezza dipende dalla forza di legame e dal movimento delle dislocazioni
ricorda:
vicinanza tra ioni > --> forza legame > --> materiale più duraturo
carica > --> forza legame > --> durezzaa legame >
-fragilità -> quando solidi ionici subiscono una deformazione plastica si hanno scorrimenti reciproci tra ioni con conseguente avvicinamento tra ioni dello stesso segno: la forza repulsiva provoca la rottura del materiale
45
quale vera?
a) In applicazioni biomediche non si utilizzano materiali strutturali che si usano
invece in edilizia.
F (possono essere utilizzati, ad esempio il vetro se pur di
tipologia diversa oppure l’acciaio)
b) Viene classificato come funzionale un materiale che funziona adeguatamente.
F (un materiale viene classificato come funzionale quando viene utilizzato per
qualunque scopo che non sia reggere un carico.)
c) Viene classificato come strutturale il materiale utilizzato per realizzare un
impianto dentale in quanto in esercizio ha il compito fondamentale di reggere
un carico.
V (un materiale strutturale è qualunque materiale nel momento in cui
viene utilizzato per reggere un carico, in un impianto dentale non è l’unica
funzione ma una delle più importanti.)
46
quale vera?
a) Un vetro ed un ossido appartengono alla stessa categoria di materiali ceramici.
b) Un ossido ed un carburo appartengono alla stessa categoria di materiali
ceramici.
c) Un ossido è un materiale a legame covalente ed un carburo è un materiale a
legame ionico.
a) Un vetro ed un ossido appartengono alla stessa categoria di materiali ceramici.
F (il vetro è amorfo per cui non è un materiale ceramico propriamente detto.)
b) Un ossido ed un carburo appartengono alla stessa categoria di materiali
ceramici.
V (l’ossido è un composto ionico e il carburo è un composto covalente
ma entrambi sono ceramici.)
c) Un ossido è un materiale a legame covalente ed un carburo è un materiale a
legame ionico.
F (vedi sopra.)
47
quale vera?
a) Un metallo è più rigido di un ceramico.
b) Un ceramico è più rigido di un metallo.
c) Un nitruro è più rigido di un metallo.
a) Un metallo è più rigido di un ceramico.
F (la rigidità, proprietà elastica, dipende
strettamente dalla forza di legame, il materiale ceramico ha legami più forti dei
metalli.)
b) Un ceramico è più rigido di un metallo.
V (vedi sopra.)
c) Un nitruro è più rigido di un metallo.
V (il nitruro è un ceramico con legami
covalenti.)
48
A cosa si riferisce il termine malleabile?
Il termine malleabile si riferisce
al mondo plastico che non dipende esclusivamente dalla forza di legame ma anche
dai movimenti di dislocazioni.
49
quale vera?
a) Se nei metalli aumenta il numero di elettroni di valenza, aumenta la
temperatura di fusione.
V (con un basso numero di elettroni di valenza l’energia
è bassa, quindi la temperatura di fusione è bassa. Aumentando gli elettroni di
valenza aumenterà l’energia di legame e di conseguenza la temperatura di
fusione.)
b) Il nichel Ni ha punto di fusione più alto rispetto al rame Cu perché ha un orbitale
d semipieno.
V (andando da d0 a d
5 progressivamente, riempiendo con un
elettrone tutti gli orbitali d, aumenta la temperatura di fusione. Riempiendo
completamente gli orbitali d oltre d5 allora la temperatura di fusione
diminuisce.)
50
quale vera?
a) Aumentando il numero delle cariche degli ioni di un ossido, aumenta l’energia di
reticolo e aumenta il punto di fusione.
b) Le strutture stabili degli ossidi si formano quando gli anioni che circondano un
catione sono tutti lontani da quel catione.
a) Aumentando il numero delle cariche degli ioni di un ossido, aumenta l’energia di
reticolo e aumenta il punto di fusione.
V (densità di carica maggiore corrisponde
a capacità di attrazione maggiore.)
b) Le strutture stabili degli ossidi si formano quando gli anioni che circondano un
catione sono tutti lontani da quel catione.
F (gli anioni devono essere in contatto
con il catione.)
51
struttura solidi covalenti (ceramici)
-costituiti da atomi legati dal legame covalente (molto forte) attraverso una condivisione di elettroni
-ne fanno parte il DIAMANTE, la GRAFITE, i NITRURI e i CARBURI
52
diamante
-estrema durezza
-elevata rigidità --> necessaria molta energia termica/meccanica per rompere legame
-composto da C legato tramite legami covalenti in una struttura cristallina
53
grafite
-forma allotropica del diamante (chimicamente uguali ma con strutture differenti)
-legami covalenti formano dei piani di esagoni di carbonio, che sono tra loro uniti tramite legami di van der waals --> la rottura dei deboli legami covalenti provoca lo sfogliarsi in strati sottili della grafite
54
affinità tra legame ionico e legame covalente
permettono di riunire i composti covalenti e ionici nei COMPOSTI CERAMICI
-sono entrambi legami molto forti (covalente>ionico)
-hanno elettroni localizzati
55
differenze tra legame ionico e covalente
-direzione del legame:
legame ionico -> adirezionale
legame covalente -> direzionale
-forza del legame:
covalente > ionico
-condivisione elettroni:
covalente si -> elettroni messi in compartecipazione da più atomi
ionico no ->elettroni appartengono ad un unico ione
56
proprietà fisiche solidi covalenti
-elevati punti di fusione --> per legame molto forte che necessita di grande energia per rompersi
-bassa densità --> per la direzionalità del legame gli atomi non sono compattabili, peso atomico basso
57
proprietà elettriche solidi covalenti
-isolanti --> bassa conducibilità elettrica perchè gli elettroni solo legati a un singolo nucleo e non sono liberi di vagare (come mare elettroni metallo)
58
Com’è la conducibilità del grafene?
Conducibilità elettrica molto
spiccata, conducibilità termica più complessa dovuta alle dimensioni atomiche.
59
proprietà ottiche solidi covalenti
-sono di colore bianco perchè ASSORBONO le radiazioni luminose di tutte le lunghezze d'onda
- non trasparenti -> no trasmissione
-non lucidi -> no riflessione
60
proprietà meccaniche solidi covalenti
-durezza elevata --> per legame forte
-indeformabili --> per direzionalità legame
-frattura fragile --> non possono deformarsi plasticamente
61
caratteristiche legami misti
IONICO-COVALENTE: (ceramici e semiconduttori) gli atomi hanno delle piccole differenze di elettronegatività (tra 1.7 e 1.9) intermedia tra quella di un legame ionico e quella di un legame covalente.
-->percentuale carattere ionico (aumenta con aumento di differenza elettronegatività)
METALLICO-COVALENTE: (silicio Si, germanio Ge e materiali per elettronica)
METLLICO-IONICO: (leghe metalliche)
62
Concetto della bassa densità del diamante.
È necessario tenere in considerazione il
peso atomico, atomi pesanti in un’unità di volume daranno un’elevata densità, e il fattore di
compattazione ovvero quanti atomi trovo in un’unità di volume. Atomi metallici immaginabili
come palline assumeranno una distribuzione a stretto contatto gli uni con gli altri,
tendenzialmente in un metallo avremo elevata densità. I ceramici hanno invece pesi atomici più
bassi e atomi più lontani tra loro, la densità diminuirà tanto più sono lontani tra di loro gli atomi.
Nei legami covalenti questo aspetto si sente in modo spiccato, ad esempio il carbonio forma il
legame secondo un tetraedro e quindi più legami porteranno ad avere gli atomi estremamente
distanti tra loro. Basso peso atomico e scarsa quantità di atomi per unità di volume
determineranno un materiale estremamente leggero.
63
quale vera?
a) Un nitruro dilata meno di un ossido.
V (Le tre proprietà che dipendono
unicamente dalla forza di legame sono la temperatura di fusione, il
modulo elastico quindi la rigidità o l’elasticità, e il coefficiente di
dilatazione termica. Mentre i primi due aumentano con l’aumentare
della forza di legame, il coefficiente di dilatazione termica diminuisce.
Per cui, avendo il nitruro un legame covalente con forza maggiore
rispetto all’ossido che ha legame ionico, ha coefficiente di dilatazione
minore quindi dilata meno.)
b) Un nitruro ha temperatura di fusione e densità più bassa di un metallo.
F (perché il nitruro ha un legame covalente più forte di un metallo per cui
ha temperatura di fusione maggiore, vera la questione della densità.)
c) Un carburo ha temperatura di fusione più alta di un ossido.
V (perché il carburo ha un legame covalente e quindi più forte di un ossido che ha un
legame ionico.)
64
quale vera?
a) Un metallo è un conduttore elettrico perché ha elettroni delocalizzati.
b) Un ceramico è un isolante perché ha elettroni localizzati in legami ionici
o covalenti.
a) Un metallo è un conduttore elettrico perché ha elettroni delocalizzati.
V (elettroni delocalizzati vuol dire che non sentono attrazione per un
nucleo in particolare quindi possono muoversi all’interno del solido
seguendo il campo elettrico complessivo che il solido ha, il quale è
dovuto ai campi elettrici esterni applicati o alla presenza dei vari nuclei.)
b) Un ceramico è un isolante perché ha elettroni localizzati in legami ionici
o covalenti.
V (elettroni localizzati vuol dire che appartengono ad una
particella precisa o a più particelle precise.)
65
quale vera?
a) I ceramici sono in genere bianchi perché l’energia di legame è maggiore
dell’energia della radiazione luminosa incidente.
V
b) I metalli sono in genere grigi perché l’energia di legame è maggiore
dell’energia della radiazione luminosa incidente.
F (sono grigi perché
assorbono tutte le radiazioni luminose quindi tutti i colori perché sono
tutte in grado di promuovere una transizione elettronica.)
66
quale vera?
a) Il legame ionico è un legame misto perché contiene cationi ed anioni.
b) Alcuni ossidi hanno un legame misto perché hanno un legame ionico con
caratteristiche in parte covalenti.
a) Il legame ionico è un legame misto perché contiene cationi ed anioni.
F (è un legame primario ben definito, non misto.)
b) Alcuni ossidi hanno un legame misto perché hanno un legame ionico con
caratteristiche in parte covalenti. V
67
materiali polimerici
macromolecole costituite da lunghe molecole di carbonio unite da legami covalenti all'interno della macromolecola
68
struttura materiali polimerici
-amorfi --> non cristallini
-parzialmente cristallini
69
categorie materiali polimerici
TERMOPLASTICI (detti PLASTICHE): hanno legami deboli tra le macromolecole
TERMOINDURENTI (detti RESINE): legami deboli e covalenti
GOMME: legami deboli e covalenti, ma costituiti da zolfo S e non da carbonio
70
come vengono preparati i polimeri?
-termoplastici --> per rammollimento di polveri perchè i loro unici legami sono deboli e potrebbero rompersi col calore
-resine e gomme --> per reticolazione per creare i legami covalenti tra le macromolecole
71
densità polimeri
bassa: inferiore a 1g/cm3
sono i materiali più leggeri:
perche sono composti da C (elemento leggero)
perche le macromolecole non riescono a compattarsi per via della loro grande dimensione
72
proprietà meccaniche polimeri
-rigidezza bassa --> per presenza di legami deboli (rigidezza termoindurenti > rigidezza resine e gomme -->perchè termoindurenti hanno legame covalente )
-resistenza meccanica bassa
-duttilità variabile --> dipende dalla presenza di legami covalenti fra le molecole
73
capacità elettriche e termiche
-isolanti (sia elettricamente che termicamente
-basse temperature di fusione (termoindurenti > resine e gomme -->perchè termoindurenti hanno legame covalente )
-alto coefficiente di dilatazione termica --> (termoindurenti < resine e gomme -->perchè termoindurenti hanno legame covalente )
74
legami secondari (LEGAMI DI VAN DER WAALS)
-DIPOLI TEMPORANEI (LEGAME DI LONDON) : nei gas, perchè sono molecole biatomiche formate dallo stesso elemento.
poichè formati dallo stesso elemento la molecola ha differenza di elettronegatività nulla, ma il movimento degli elettroni attorno ai nuclei possono generare dei dipoli temporanei trovandosi più vicini a un nucleo rispetto all'altro. in questo modo la molecola si polarizza temporaneamente e ciò induce la formazione di un dipolo opposto nella molecola vicina. ALL'ISTANTE SUCCESSIVO LA SITUAZIONE PUO' ESSERE RIBALTATA DALLA POSIZIONE DELL'ELETTRONE
-DIPOLI PERMANENTI (LEGAMI A IDROGENO) :
meno debole del legame di london, si genera tra atomi con differenza di elettronegatività alta (dipoli permanenti)
75
proprietà legami di van der waals
-dipendono dal legame tra le macromolecole:
TERMPLASTICI
-rigidezza bassa
-durezza bassa
-temperatura fusione bassa
-dilatazione termica alta
TERMOINDURENTI E GOMME
-rigidezza bassa (ma > termoplastici)
-temperatura bassa (ma > termoplastici)
-dilatazione termica alta (ma < termoplastici)
-dipendono dall'energia degli elettroni:
-isolanti --> bassa conducibilità dovuta a direzionalità legame
-non lucidi-->legame covalente tiene gli elettroni bloccati in una posizione precisa, quindi questi non possono essere riflessi
76
direttamente proporzionali a forza di legame
temperatura di fusione
rigidezza
durezza
77
inversamente proporzionale a forza di legame
coefficiente di espansione termica
78
Giustificare sulla base dei legami intermolecolari i punti di fusione dei seguenti polimeri:
a. Polietilene (LDPE) 140°C
b. Nylon (PA6,6) 250°C
c. Polipropilene 170°C
d. Policarbonato (PC) 280°C
Più cresce polarità più cresce
temperatura di fusione: polietilene
ha solo dipoli indotti, quindi legami
tra molecole più deboli possibili;
nylon ha gruppi fortemente
polarizzati, quindi legami idrogeno
forti; polipropilene ha punto di
fusione più alto del polietilene
perché ha dei gruppi -CH3, che non
sono fortemente polari, ma poco di
più dell'idrogeno singolo;
policarbonato ha punto fusione
elevato perché ha gruppo -C=O e
degli anelli aromatici all'interno della
catena (che tendono a piegarsi uno
sull'altro e ad attrarsi, creano legami
forti tra macromolecole).
79
classificazione materiali per struttura
-SOLIDI AMORFI (vetri e alcuni polimeri)--> ioni, atomi o molecole che li formano sono disposti in maniera disordinata.
hanno proprietà elettriche, ottiche e meccaniche ISOTROPE, cioè uguali in tutte le direzioni dello spazio. --> perchè il disordine è uguale in tutte le direzioni
sono trasparenti, perche per via degli spazi vuoti presenti al loro interno la luce può attraversarli.
-SOLIDI CRISTALLINI (metalli, leghe metalliche, ceramici)--> hanno una disposizione ordinata di atomi o ioni (non di molecole!!) a formare un reticolo cristallino.
materiali monocristallini-->hanno
proprietà elettriche, ottiche e meccaniche
ANISOTROPE (diverse in base alla
direzione considerata)
materiali policristallini-->hanno proprietà
elettriche, ottiche e meccaniche ISOTROPE
-SOLIDI SEMICRISTALLINI (vetroceramici e alcuni polimeri)-->presentano sia zone amorfe che cristalline all'interno dello stesso materiale
80
temperatura di fusione nei vari solidi
dipende dalla struttura cristallina, perchè la temperatura di fusione è direttamente proporzionale alla forza del legame chimico del materiale
SOLIDI CRISTALLINI-->temperatura di fusione precisa con variazione delle proprietà fisiche:
sotto punto fusione ha proprietà fisiche del solido cristallino
sopra punto di fusione ha proprietà fisiche del liquido
SOLIDI AMORFI-->privi di temperatura di fusione precisa e hanno proprietà che variano gradualmente all'aumentare della temperatura: entro un range di temperatura subiscono il fenomeno del RAMMOLLIMENTO(passano da solidi a liquidi)
81
quale vera?
a. La struttura di un materiale è la sua composizione chimica: falsa, perché la struttura
del materiale è la disposizione nello spazio di atomi, ioni o molecole.
b. Un vetro ed un ceramico appartengono alla stessa categoria di materiali perché
hanno la stessa struttura: falsa, perché ceramico è materiale cristallino e vetro è
amorfo.
c. Tutti i materiali ceramici cristallini appartengono alla stessa categoria di materiali
se li classifico in base alla struttura: vero.
82
quale vera?
a. La struttura di un materiale è la disposizione ordinata o disordinata dei suoi atomi nello spazio.
b. Un metallo ed un ceramico appartengono alla stessa categoria di materiali se li classifico in base alla struttura.
c. Un vetro ed un materiale plastico (trasparente) appartengono alla stessa categoria
di materiali se li classifico in base alla struttura.
a. La struttura di un materiale è la disposizione ordinata o disordinata dei suoi atomi
nello spazio: vera.
b. Un metallo ed un ceramico appartengono alla stessa categoria di materiali se li
classifico in base alla struttura: vera.
c. Un vetro ed un materiale plastico (trasparente) appartengono alla stessa categoria
di materiali se li classifico in base alla struttura: vera perché i materiali amorfi sono
trasparenti.
83
cosa sono i materiale compositi?
composti da due diversi tipi di materiali uniti in unico materiale che, però, sono sempre riconoscibili e individuabili.
uno funge da MATRICE (parte continua che fa da legante), l'altro da SECONDA FASE (fase dispersa formata da svariate particelle-->detta anche RINFORZANTE)
84
proprietà (e obiettivi) dei materiali compositi
uniscono i vantaggi e le buone proprietà dei diversi materiali che li compongono
obiettivi:
-AUMENTARE LA DUREZZA dei metalli (matrice metallica+seconda fase di polveri ceramiche --> la seconda fase va a rinforzare il debole legame metallico)
-RIDURRE PESO degli acciai (matrice polimerica rinforzata con fibre metalliche) —> matrice polimerica a basso impacchettamento riduce il forte impacchettamento metallico
-AUMENTARE RIGIDITÀ E RESISTENZA A TRAZIONE dei materiali polimerici ( matrice polimerica con rinforzi in vetro/carbonio) —> legami forti del vetro/carbonio rinforzano quelli deboli dei polimeri
85
Classificazione materiali compositi a seconda della matrice
-Composti a matrice Metallica
-composti a matrice polimerica
-composti a matrice ceramica
-composti a matrice vetrosa o vetroceramica
86
Classificazione materiale composito in base alla seconda fase (rinforzante)
-composti rinforzati con fibre (lunghe/corte)
-composti rinforzati con particelle
-composti rinforzati con una qualsiasi delle principali classi di materiali
87
Si realizzano scaffold per la rigenerazione ossea nel settore maxillo-facciale adoperando compositi, a matrice in poliestere con particelle di titania (ossido di titanio) o titanio perché:
a. Il polimero non è sufficientemente biocompatibile
b. Il polimero è troppo rigido
c. Il polimero non ha sufficiente resistenza meccanica e deve essere rinforzato
Si realizzano scaffold per la rigenerazione ossea nel settore maxillo-facciale adoperando compositi, a matrice in poliestere con particelle di titania (ossido di titanio) o titanio perché:
a. Il polimero non è sufficientemente biocompatibile: no perché non è vero
che il poliestere non è biocompatibile.
b. Il polimero è troppo rigido: no perché polimeri sono flessibili.
c. Il polimero non ha sufficiente resistenza meccanica e deve essere rinforzato: vero.
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Criteri per la scelta di un materiale
• proprietà volute;
• disponibilità degli elementi costituenti (sia sul mercato che sulla crosta terrestre);
• costo per estrarre/produrre/lavorare il materiale (ad esempio, i compositi hanno proprietà
eccellenti, ma spesso la loro lavorazione e la loro giunzione è complessa);
• facilità di lavorazione;
• compatibilità con l’ambiente e con gli altri materiali (biocompatibilità e riciclo);
• scelte di marketing.
