Materiali compositi per treni più economici ed efficaci
Iniziamo, con una serie di articoli, l’esplorazione del
Materiale composito all’ interno treni
Par materiale composito si intende un materiale composto da 2 o più tipi di materiale diverso, detti componenti.
I materiali componenti si differenziano, solitamente, per le loro caratteristiche fisiche, ad esempio la resistenza meccanica alle sollecitazioni.
Questi materiali venivano utilizzati già nell’ antichità per fabbricare laterizi più resistenti.
Degna di nota è la citazione biblica di uno dei primi materiali composti realizzati, ovvero i mattoni fatti impastando fieno e fango dagli schiavi ebrei.
Seppure in modo rudimentale, in tali mattoni era già presente l’idea del materiale composito.
Come possiamo vedere dall’ immagine, le fibre di fieno vanno a tessere una vera e propria tela all’interno del fango. Tale reticolo, seppure non ordinato, andrà a costituire una struttura legante quando il mattone sarà cotto.
Questa struttura renderà più elastico il mattone, conferendogli una maggiore resistenza alle sollecitazioni meccaniche
Per quanto rudimentale, la tecnologia appena descritta è alla base dei nuovi materiali compositi che si sono evoluti, non tanto nella tecnica di composizione, quanto nell’ottenimento di nuovi materiali da comporre.
Uno dei materiali compositi avanzati di cui ci occuperemo, qui e nei prossimi articoli, è il composito in fibra di vetro.
Il vetro è un solido amorfo, la cui elasticità diminuisce con l’aumentare del suo grado di cristallizzazione.
Di fatti, “invecchiando”, il vetro assume una struttura sempre più cristallizzata che lo rende meno elastico e più fragile.
Le impurezze, talvolta volute, nei vetri accelerano il processo di cristallizzazione del vetro creando dei nuclei meccanici che lo rendono più fragile.
Filando il vetro in fibre sottilissime si riduce moltissimo la presenza di queste impurezze, aumentandone la resistenza e l’elasticità.
La forza con cui vengono tenuti assieme i costituenti delle fibre vetrose, in assenza di impurezze, diventa prossima a quella del legame covalente, uno dei più forti in natura.
In altre parole, l’enorme forza con cui sono legati tra loro gli atomi delle fibre vetrose si replica quasi intatta a livello macroscopico, per questo le fibre di vetro conservano una maggiore elasticità e una maggiore resistenza meccanica per lungo tempo.
Questo rende la fibra vetrosa un materiale ideale per realizzare compositi atti ad arredare l’interno di treni, metropolitane, tram e bus.
Nel prossimo articolo descriveremo i materiali con cui la fibra di vetro può essere intrecciata, creando strutture solide e facilmente lavorabili, atte a realizzare interni confortevoli e resistenti che migliorano il viaggio di ciascun passeggero.
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