Materiali compositi: caratteristiche e classificazioni
I materiali compositi sono il frutto dell’unione di due o più componenti che, insieme, conferiscono al prodotto risultante caratteristiche differenti da quelle dei singoli costituenti. Questo concetto risale addirittura al III millennio a.C., quando si comprese che l’utilizzo di metalli non era sempre soddisfacente per la realizzazione di determinati oggetti come armi, corazze e utensili per la costruzione. È in questo contesto che si iniziò a sperimentare l’unione di due o più metalli per creare leghe metalliche come il bronzo, costituito da rame e stagno, che offriva caratteristiche migliori di entrambi i componenti originali.
Già nell’antichità, ad esempio, gli Egiziani mescolavano fango e paglia per ottenere un materiale adatto alla costruzione di edifici. Oggi, i materiali compositi sono ampiamente impiegati in svariati ambiti, tra cui costruzioni, industria aerospaziale e manifatturiera. Essi possono offrire caratteristiche come maggiore resistenza, minor peso e minor costo rispetto ai materiali tradizionali.
I materiali compositi si possono suddividere in tre categorie principali: compositi con particelle, compositi fibrosi e strutture sandwich.
Compositi con particelle
Questi materiali beneficiano della presenza di particelle che migliorano la resistenza all’usura, alle alte temperature e la lavorabilità. Essi includono materiali come il calcestruzzo, costituito da una matrice di cemento in cui sono presenti particelle di varie dimensioni (ghiaia e sabbia) e i cermet, composti da ceramica e materiale metallico. Inoltre, la gomma rinforzata con fibre è un esempio di materiale composito appartenente a questa categoria.
Compositi fibrosi
Ampliamente utilizzati nelle costruzioni meccaniche, i compositi fibrosi presentano un elevato rapporto resistenza/peso. Essi possono essere anisotropi o isotropi a seconda dell’orientamento delle fibre. Esempi di compositi fibrosi importanti sono il GRC a matrice cementizia rinforzato con fibre di vetro allo zirconio e il CFRC a fibra di carbonio.
Strutture sandwich
Le strutture sandwich sono costituite da due facce o pelli laminate insieme con un’anima meno resistente ma più leggera, ottimizzando le caratteristiche meccaniche e la leggerezza. Questi compositi sono impiegati in settori come l’aeronautica, l’industria aerospaziale, navale e dei veicoli terrestri.
I materiali compositi sono una risorsa fondamentale in molteplici settori grazie alle loro peculiari proprietà che li rendono particolarmente adatti a soddisfare esigenze specifiche, offrendo alte prestazioni e vantaggi competitivi.