GLOSSARIO

… glossario dei materiali “fai da te” per avere la scienza di materiali sempre sottomano

Analisi termica simultanea (STA):

è una tecnica di indagine che permette di relazionare i fenomeni termici che coinvolgono il campione (analisi termica differenziale – DTA) con la sua variazione di peso (termogravimetria – TG). In questo modo si possono differenziare gli eventi endotermici (che assorbono calore) ed esotermici (che producono calore) senza una perdita di peso associata (es. fusione e cristallizzazione) da quelli che implicano una perdita di peso (es. ossidazione, degradazione, combustione).

Calorimetria a scansione differenziale (DSC):

è una tecnica termoanalitica usata per determinare le transizioni di fase in un materiale tramite la misura dello scambio termico tra il campione e il riferimento in funzione della temperatura e del tempo.

Caratteristiche microstrutturali:

ordinamento dei costituenti un materiale osservabili con un microscopio ottico, quali ad esempio dimensione e forma dei grani, distribuzione delle fasi e presenza di contaminanti. Lo studio della microstruttura è particolarmente importante nella pratica industriale poiché essa esercita una grande influenza sulle proprietà fisiche del materiale, come resistenza meccanica, tenacità, durezza, etc.

Ceramici avanzati:

sono solidi inorganici caratterizzati da legami ionici o covalenti tipicamente cristallini, molto duri e fragili che possiedono bassa conducibilità termica ed elettrica, elevata durezza ed ottima resistenza alle temperature elevate (anche oltre 1400°C). Vengono solitamente utilizzati come isolanti, coating protettivi antiusura e come piezolettrici.

Corrosione a formicaio:

è uno dei tipi di corrosione che affliggono il rame e le sue leghe, molto difficile da diagnosticare e prevenire. È caratterizzata da microscopiche gallerie interconnesse che partono dalla superficie e si propagano verso l’interno del materiale a velocità molto elevata. A seconda dello spessore del componente (tipicamente tubi), la perforazione può avvenire in tempi molto brevi (settimane o mesi). Durante il processo di corrosione sulle pareti interne delle gallerie si deposita ossido rameoso (Cu₂O). Affinché il processo inizi è necessaria la simultanea presenza di acqua, ossigeno e agenti corrosivi quali acidi carbossilici.

Crazing:

è un fenomeno caratteristico dei polimeri amorfi che consiste in zone di materiale altamente deformato in corrispondenza delle quali si ha la formazione di microvuoti e fibrille fortemente orientate. Tali zone hanno una densità inferiore e risultano particolarmente critiche poiché, in seguito ad un’ulteriore azione meccanica, possono aprirsi trasformandosi in vere e proprie cricche. Queste piccole crepe (crazes) sono facilmente distinguibili perché hanno un indice di rifrazione diverso da quello del materiale circostante e appaiono come striature bianche perpendicolari alla direzione del carico. La loro formazione può essere facilitata dalla presenza di liquidi organici e da un aumento di temperatura.

Cristallinità:

alcuni materiali polimerici possiedono lunghi segmenti di catene orientate in maniera regolare che presentano caratteristiche fisiche simili ai materiali cristallini. La capacità di un polimero a cristallizzare è influenzata dalla struttura chimica e dalle ramificazioni: la cristallinità è favorita nei polimeri costituiti da molecole semplici a struttura lineare, mentre una struttura complessa e ramificazioni laterali la ostacolano. Il grado di cristallinità, che indica la frazione di materiale che si trova allo stato cristallino rispetto alla quantità totale, dipende anche dalla velocità di raffreddamento: le catene possono assumere una configurazione ordinata se hanno il tempo sufficiente per allinearsi.

Degrado ambientale:

l’ambiente in cui un componente si trova in opera può essere aggressivo nei suoi confronti e causare diversi tipi di danni. L’effetto della luce può innescare reazioni di foto-ossidazione, repentini sbalzi di temperatura possono portare a tensioni, screpolature e danneggiamenti. Acqua, aria e reagenti vari (anche comunemente presenti nei cibi o nei prodotti detergenti) possono innescare diversi tipi di reazioni chimiche che danneggiano il materiale.

Dimples:

micro-cavità che si formano in seguito all’applicazione di un carico all’interno di un metallo in corrispondenza di difetti locali o all’interfaccia tra fasi diverse e la cui coalescenza porta ad una frattura di tipo duttile.

Elastomero:

è un materiale polimerico capace di essere sottoposto a notevoli deformazioni elastiche e poi ritornare alle sue dimensioni e forma iniziali. Gli elastomeri possono essere divisi in termoplastici e termoindurenti, questi ultimi ottenibili tramite un processo generalmente noto come vulcanizzazione.

Failure analysis:

l’analisi avarie o analisi dei guasti (in inglese failure analysis) è il processo di esame di componenti o apparati con lo scopo di determinare le cause che hanno portato alla rottura ed impedire il ripetersi di un tale evento. A seconda della natura del pezzo da esaminare possono essere utilizzate diverse tecniche di analisi come ad esempio la microscopia ottica o elettronica, la spettroscopia e la diffrazione a raggi X.

Foto-ossidazione:

è un tipo di degrado dei polimeri indotto dall’assorbimento della componente ultravioletta della luce che porta alla rottura dei legami, alla formazione di radicali liberi e alla comparsa di gruppi chimici ossidati. I tipici effetti macroscopici che si riscontrano nelle plastiche sono un cambiamento di colore del materiale ed un peggioramento delle sue proprietà meccaniche.

Grado di reticolazione:

la reticolazione (o cura) è il processo mediante il quale le singole catene polimeriche creano legami tra loro andando a formare un reticolo tridimensionale. Il grado di reticolazione descrive il grado di conversione raggiunto da un polimero termoindurente durante la reazione di cura: esso varia da 0 (inizio reazione) a 1 (reazione completa). Può essere misurato con metodi termici o spettroscopici.

Invecchiamento artificiale:

per simulare gli effetti dell’ambiente esterno, in particolare della radiazione solare e della pioggia, i campioni vengono irraggiati da sorgenti di luce artificiale, alternando all’occorrenza fasi di spruzzatura d’acqua. Questo tipo di test viene definito accelerato perché in tempi inferiori si ottengono risultati paragonabili a quelli dei campioni esposti all’atmosfera.

Materiali compositi:

materiale costituito da una miscela di due o più fasi distinte – la prima definita matrice, la seconda rinforzo – che differiscono tra loro a livello macroscopico. Normalmente i componenti possono essere identificati fisicamente e presentano un’interfaccia tra loro. I compositi possono essere classificati a seconda delle loro matrici (polimerica, ceramica o metallica) e della morfologia dei rinforzi (particelle, fibre corte e fibre lunghe, tessuti, etc.).

Non-conformità:

è una deviazione rispetto alle specifiche di riferimento o un mancato adempimento di un requisito specificato per una o più caratteristiche relative a un prodotto, un sistema, una procedura o un processo.

Sostenibilità ambientale:

è una condizione di sviluppo consapevole del fatto che le risorse del pianeta non sono infinite, per cui l’utilizzo delle risorse naturali deve essere attuato in maniera oculata. In questo modo, il soddisfacimento dei bisogni della generazione presente non compromette le possibilità di sviluppo delle generazioni future.

Spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FT-IR):

è una tecnica che permette di identificare le specie chimiche presenti nel campione attraverso l’analisi delle bande vibrazionali (dette anche picchi) associate alle diverse molecole che costituiscono il materiale. Il riconoscimento delle specie chimiche solitamente viene effettuato tramite la comparazione degli spettri del campione con quelli di materiali noti assunti come riferimento.

Spettroscopia Raman:

è una tecnica di analisi basata sull’interazione di un fascio di radiazione monocromatica con il campione analizzato. Una piccola percentuale dei fotoni incidenti sul campione viene diffusa anelasticamente (effetto Raman), ovvero con un’energia più alta o più bassa rispetto a quella originaria. Questa differenza di energia corrisponde ai livelli energetici vibrazionali delle molecole: l’analisi dello spettro Raman fornisce informazioni sulla composizione e la struttura molecolare del campione.

Temperatura di transizione vetrosa:

è la temperatura alla quale un polimero cambia il suo comportamento meccanico da rigido e fragile a deformabile e gommoso. I polimeri amorfi e semicristallini sono caratterizzati da questo comportamento.

Tensocorrosione:

è una tipologia di danneggiamento di un materiale metallico dovuto all’azione combinata di un carico e di un ambiente corrosivo. Può portare ad una rottura improvvisa ed inaspettata di materiali normalmente duttili.

Termoindurente:

è un polimero che, dopo essere stato sottoposto ad un processo di cura tramite il calore o una reazione chimica, diventa un materiale che non può essere più portato a fusione tramite semplice innalzamento della temperatura.

Termoplastico:

è un materiale plastico in grado di essere ripetutamente ammorbidito tramite riscaldamento e indurito a seguito di raffreddamento. Allo stato ammorbidito può essere modellato in componenti mediante ad esempio stampaggio o estrusione.