STEP 5 - U )Un glossario trilingue della cosa artificiale

Fibre artificiali

Filamento

Polimerizzazione

Sintetico

Compositi

Artificial fibers

Filament

Polymerization

Synthetic

Composites

Kunstmatige vezels

Gloeidraad

Polymerisatie

Synthetisch

Composieten

STEP 5 -T) Le industrie della cosa artificiale

Lamiflex, azienda di Ponte Nossa, in provincia di Bergamo, azienda attiva nella fornitura di compositi e di prodotti per una vasta gamma di realtà industriali, tra cui quella meccanotessile, medica, aerospaziale e delle applicazioni industriali in generale.Il primo composito realizzato da Lamiflex risale agli anni nella fondazione, alla fine degli anni Settanta: una struttura in fibra cotone accoppiata a una resina fenolica, resistente alle alte temperature dei primi telai a lance flessibili (a differenza dei tradizionali nastri portapinza in nylon). Il passo successivo è stata l’introduzione del poliestere e della fibra di carbonio con resina epossidica.

Nel 1974 Paul Joachim Prause fonda la Schichtstofftechnik Prause che nel 1998 si trasforma in P. J. Prause Durotec GmbH. P. J. In precedenza Prause aveva svolto all’interno di 3M Deutschland un ruolo di primo piano in Europa con i compositi e strutture fibrose Scotchply™ nella realizzazione di applicazioni tecniche di molle a balestra in plastica. La Prause Durotec GmbH vanta oltre 35 anni di esperienza nella produzione e applicazione di molle piatte in materiali compositi di fibra. Prause Durotec è un'azienda di medie dimensioni con 16 collaboratori e una clientela fissa in tutto il mondo. Il programma di produzione comprende tutte le configurazioni di molle a balestra in fibra di vetro standard, fibra di vetro resistente e fibra di carbonio e resine epossidiche come matrice. I prepreg UD (UD=unidirezionali) utilizzati durante la lavorazione sono conformi alle norme aeronautiche e militari.

STEP 5 - S) Le tecnologie e le scienze della cosa artificiale

Scienza e tecnologia dei materiali:

Le fibre sono oggetto di studio la globalità degli aspetti culturali relativi alla scienza e tecnologia dei materiali (metallici, ceramici, polimerici e compositi, sia per applicazioni strutturali che funzionali). In modo più specifico obiettivo del corso di dottorato è lo studio dei materiali in termini di struttura e proprietà, progettazione, processi di produzione e trasformazione, impiego, caratterizzazione, corrosione e degrado, conservazione, ripristino e riciclo, assemblaggio per scopi ingegneristici, industriali e biomedici. Costituisce inoltre ulteriore obiettivo lo sviluppo delle conoscenze relative ai materiali per la conversione, l’accumulo e la conservazione dell’energia ed alle tecnologie per la tutela dell’ambiente.



Le scienze che si occupano di fibre artificiali sono principalmente la chimica, che studia i legami, le proprietà fisiche e le proprietà meccaniche, e l'ingegneria, che studia come sfruttare la varie fibre create.
Esistono varie tecnologie di filatura delle fibre:

• wet spinning
• dry spinning
• melt spinning
• gel spinning
• elettrospinning

STEP 5 - R) I rischi della cosa artificiale

La fibra è un materiale estremamente tecnologico e performante, che però mantiene attorno a sé la nomea di prodotto fragile.
È vero, il composito non è eterno e può soffrire l’invecchiamento, degrado e rottura, che sono aspetti che possono spaventare il compratore. Vediamo quali sono i problemi della fibra, come si manifestano, come individuarli per tempo.

INVECCHIAMENTO
La fibra di carbonio è un materiale composito, che ha una struttura molecolare a catena. Quando questa catena molecolare si modifica per cause interne (dovute a variazioni della struttura polimerica), si assiste a un invecchiamento del materiale, che diventa meno resistente e più fragile, ovvero tende a enfatizzare la rottura di schianto senza dare preavviso né deformarsi.



DEGRADO
A differenza dell’invecchiamento, che è dovuto essenzialmente a variazioni interne alla struttura molecolare del composito, il degrado è causato da agenti esterni che, combinandosi con il materiale ne diminuiscono la resistenza.

ROTTURA
La fibra di carbonio si rompe, purtroppo. E lo fa secondo un comportamento che in meccanica viene definito fragile, cioè senza deformazione. Una barra di acciaio, per esempio, quando viene sottoposta a trazione si deforma e poi torna allo stato iniziale se la forza non supera il limite elastico, oppure si deforma in modo permanente e se questo limite viene superato. Quando la forza di trazione raggiunge un livello superiore al 20% del limite elastico, si ha la rottura. La fase che intercorre tra la deformazione permanente e la rottura si definisce snervamento. La fibra di carbonio ha uno snervamento molto vicino allo zero, ovvero la deformazione permanente è minima e a volte talmente impercettibile da definire la rottura come uno schianto senza preavviso.

Si veda nella foto c'è un esempio di rottura di fibre artificiali che successivamente hanno portato a rottura il pezzo meccanico.

STEP 5 - Q) I simboli della cosa artificiale

Per indicare le fibre vengono utilizzati vari modi, ma voglio esporre la metodologia applicata al corso Scienza e tecnologia dei materiali, dove le fibre vengono indicate con dei simboli alquanto esplicativi.

Questi simboli sono utilizzati soprattuto per indicare la presenza di fibre artificiali all'interno di materiali chiamati compositi.In scienza dei materiali, un materiale composito è un materiale costituito da più materiali semplici differenti. Ogni materiale corrisponde ad una differente fase, per cui un materiale composito è caratterizzato da una struttura non omogenea; i materiali che compongono un materiale composito sono separati da un'interfaccia netta di spessore nullo e ciascuno di essi è dotato di proprietà fisico-chimiche differenti a livello macroscopico e strutturale.

STEP 4 - P) Le specifiche della cosa artificiale

Le specifiche delle fibre artificiali sono tante ma semplici, cioè intuitivamente si riesce ad arrivare a questi piccoli valori perché altrimenti non varrebbero alcune leggi fondamentali della fisica.


Densità (g/cm3)      1,6-2,15

Diametro (μm)        5-8

Conduttività termica(W/m·K)        8-375

Resistenza a trazione(kgf/m2)        2000-4500

Modulo di elasticità longitudinale (GPa)    250-500

STEP 4 - O) I grafici della cosa artificiale

Sarebbe molto interessante coniugare la rappresentazione grafica delle fibre con il mio personale percorso di studi, ingegneria meccanica.

In fondamenti di meccanica strutturale vengono nominate svariate volte le fibre riferendosi a quelle del materiale soggetto a forze di trazione e compressione, che tramite opportuni vincoli riesce a generare compressione e trazione delle fibre all'interno del provino.

STEP 4 - N) Le statistiche della cosa artificiale

Per capire le statistiche diffuse sull'utilizzo al giorno d'oggi nel mercato globale delle fibre, bisogna nuovamente suddividerle nei 3 gruppi principali e capirne la effettiva definizione e differenza.

LE FIBRE NATURALI A sono ottenute da materiali esistenti in natura ed utilizzate mediante lavorazioni meccaniche che non ne modificano la struttura. Possono essere di origine animale o di origine vegetale. Tra le prime si ricordano la lana, la seta e la pelle, mentre tra le seconde il cotone, il lino e la canapa.

LE FIBRE ARTIFICIALI C sono ottenute da prodotti naturali come la cellulosa o le proteine animali (latte) o vegetali (soia), che attraverso processi chimici vengono resi solubili. In questo modo, le soluzioni ottenute, dopo il filtraggio, sono raccolte in un bagno di coagulo che le fa rapprendere sotto forma di fili più o meno lunghi.

LE FIBRE SINTETICHE B si differenziano dalle fibre artificiali, in quanto sono ottenute dalla diretta trasformazione di sostanze chimiche e non dalla lavorazione di prodotti naturali trattati con sostanze chimiche, come avviene per le fibre artificiali. Tale differenza comporta che le fibre artificiali permettano una certa traspirazione del tessuto e generalmente un accumulo minore di cariche statiche rispetto alle fibre sintetiche.
Queste ultime ottenute da composti chimici di sintesi, derivati dal petrolio e ridotti in filamenti più o meno lunghi, si distinguono in base alle materie prime di partenza, organiche o inorganiche, e ai processi di fabbricazione. Tra le fibre artificiali e sintetiche si ricorda la microfibra.

STEP 4 - M) I numeri della cosa artificiale

Prendiamo come esempio una fibra di carbonio.
Ogni intreccio di filamenti di carbonio costituisce un insieme formato dall'unione di molte migliaia di filamenti. Ciascun singolo filamento ha una forma approssimativamente cilindrica[1] del diametro di 5-8 μm e consiste quasi esclusivamente di carbonio(almeno il 92%[5]).
La struttura atomica della fibra di carbonio è simile a quella della grafite, consistendo in aggregati di atomi di carbonio a struttura planare (fogli di grafene) disposti secondo simmetria esagonale regolare. La differenza consiste nel modo in cui questi fogli sono interconnessi. La grafite è un materiale cristallino in cui i fogli sono disposti parallelamente l'uno rispetto all'altro formando una struttura regolare. I legami chimici che si instaurano tra i fogli sono relativamente deboli, conferendo alla grafite la sua caratteristica delicatezza e fragilità.
Le fibre di carbonio presentano un'elevata inerzia chimica nei confronti di moltissime soluzioni acquose. Vanno incontro a deterioramento se vengono a contatto con metalli e ossidi metallici a temperature superiori di 1000 K.
La densità tipica della fibra di carbonio è 1750 kg/m3. La resistenza meccanica dei differenti tipi di filato varia tra 2-7 GPa.

STEP 3 - L) La cosa artificiale nei fumetti

Come nei film, anche nei fumetti sono ovviamente presenti i costumi dei supereroi, e quindi le fibre altamente tecnologiche che servono per confezionarli. Un'altra funzione che le fibre ricoprono nei fumetti è quella delle ragnatele: Spider-Man, alter ego di Peter Parker, le sfrutta per muoversi attraverso i grattacieli di New York, per catturare i comuni criminali che si aggirano per le strade, o per consegnare alle forze dell'ordine i cattivi contro cui si deve scontrare di volta in volta. Le ragnatele, invenzione del brillante Peter, sono lanciate da due bracciali meccanici previa pressione di un pulsante posto sul polso. Le munizioni per ricaricare i braccialetti sono delle cartucce caricate con del fluido che, a contatto con l'aria, si solidifica replicando le caratteristiche delle tele dei ragni.

STEP 3 - K) La cosa artificiale nel cinema

Un vero estimatore della Marvel sa benissimo che lo scudo di Capitan America e la tuta di Ironman sono costituti, all'interno dei film, di un materiale di fantascienza indistruttibile chiamato vibranio. Questo materiale è molto raro perciò viene utilizzato sotto forma di fibre per poter rinforzare un materiale più duttile.

La vera curiosità che collega il mondo del cinema alle fibre è che dei fan sfegatati hanno cercato di trovare un materiale così duro arrivando poi a decretare una fibra di carbonio che potrebbe essere associata al mitico metallo degli Avengers. Si tratta di una fibra 10 volte più resistente dell’acciaio e 8 volte più forte dell’alluminio. Particolarità incredibile di questo metallo è che al suo interno si possono inserire sensori che ne monitorano le caratteristiche wireless: temperatura, integrità, stabilità.
Questa particolare fibra sarà utilizzata, per la prima volta, come rivestimento di un treno super veloce che viaggerà fluttuando attraverso un percorso tubolare.

STEP 3 - J) La cosa artificiale nella musica

La fibra è stata oggetto di perfino di simpatici motivetti utilizzati nell'ambito alimentare per sottolineare l'importanza di una giusta alimentazione, attuando una forma diversa di pubblicità cercando di rimanere più impressa nel destinatario
Fiber song è il titolo di questa "canzone" che ha spinto milioni di bambini verso una giusta alimentazione ricca di fibre.
https://www.youtube.com/watch?v=5J9rV9QI1lw

Nel campo musicale ritroviamo anche il termine FIBRA, pur dissociato dal suo reale significato, tramite il nome d'arte di un noto rapper milanese Fabri Fibra. Il suo nome è conosciuto in tutta italia al giorno d'oggi e quindi indirettamente anche la parola "fibra".

STEP 3- I) La cosa artificiale nella letteratura narrativa

La valigia di fibra Turi Vasile
Turi Vasile è lo scrittore del distacco. Il suo raccontare muove sempre da uno strappo avvenuto o al quale si anela. Come se dietro ad ogni episodio fosse sempre a portata di mano la valigia di fibra dei siciliani inquieti che il Novecento conobbe sempre pronti a partire e a separarsi da ogni presenza, tranne quella dei fantasmi benevoli di ieri. «La valigia di fibra» è una scelta, con l'aggiunta di inediti, dei racconti con cui Vasile ha dipanato il filo della memoria, che inizia, agli inizi del Novecento, in un faro a picco sul mare.









La fibra umana Emanuela Serughetti
Quando Renzo era solo un bambino la Seconda guerra mondiale aveva portato la fame e lasciato solchi profondi negli animi, sedimentando in lui uno spirito battagliero utile a riscattarsi. Negli anni del miracolo economico italiano edifica la sua fortuna insieme all'amico d'infanzia Gino, aprendo nel 1968 una tintoria industriale e brevettando una macchina per tingere l'innovativa fibra di poliestere. La cinetica tintoriale, il comportamento molecolare delle fibre tessili e dei coloranti per lui non hanno più segreti, ma mentre la perfezione è alla base di ogni sua ricetta chimica, nella trama delle sue relazioni nidifica un difetto. Il sottosuolo del rapporto con i suoi figli, la sua ex moglie, la sua nuova compagna americana e i suoi affetti, si rivela sempre più franoso e pieno di zone insidiose, ma tutti trovano il modo di contrattare il prezzo per la loro felicità. Il successo attira su Renzo molte belle donne, che però lo inducono a soffrire e a conservare disabitato il suo cuore. Ma la vita, che tanto si diverte a scombussolare le carte in tavola, gli presenta un'ultima sfida: trovare la ricetta chimica migliore per la sua fibra d'uomo, vicina finalmente all'amore.








Fibre tessili. Struttura, caratteristiche, proprietà
L'avvento delle tecnofibre ha avuto origine e preludio fondamentale dalla comprensione della struttura chimica delle fibre naturali, della loro natura macromolecolare e della stretta correlazione esistente fra le proprietà delle fibre e le caratteristiche della loro struttura. Per poterne capire le potenzialità, e per essere in grado di immaginarne e progettarne nuove e più funzionali, diventa indispensabile conoscere a fondo le fibre naturali. Fibre tessili rappresenta una guida sicura allo studio delle materie tessili e fornisce un contributo di approfondimento in un settore complesso e ampio qual è quello del mondo delle fibre. La prima parte del libro tocca, con brevi cenni, la storia millenaria delle fibre naturali e cerca di confrontare l'andamento della produzione mondiale delle fibre naturali e man-made. Il testo si sofferma poi sulla legislazione vigente che si prefigge di fissare i requisiti dei prodotti tessili e definirne la costituzione. Prosegue illustrando le varie classificazioni e i principali marchi nazionali e internazionali di identificazione. Passa poi ad analizzare la struttura chimica, la conformazione, i parametri strutturali e l'organizzazione sovra molecolare dei polimeri. Un'attenzione particolare è stata dedicata alla chimica delle fibre naturali e di conseguenza alla struttura e reattività della cellulosa e delle proteine. Nella parte finale vengono approfondite le proprietà fisico-meccaniche delle fibre tessili.

STEP 2 - H) Le narrazioni della cosa artificiale

La narrazione scientifica riempie di varie attenzioni le fibre, degna di nota è la narrazione che fa il prof. A.Stefani dell'istituto Michelangelo di Roma sulle fibre muscolari.
La fibra muscolare è considerata l'”unità funzionale” del muscolo scheletrico o, più semplicemente, una delle tante cellule che lo compongono. Ogni muscolo è infatti formato da un certo numero di fascicoli, a loro volta costituiti da cellule chiamate, appunto, fibre muscolari.
Grazie a queste unità cilindriche, l'energia liberata dalle reazioni metaboliche si trasforma in energia meccanica che, agendo sulle leve ossee (articolazioni), realizza il movimento.


E’ importante sapere che il nostro sistema nervoso, quando pianifica un movimento e manda l’impulso alle fibre muscolari di contrarsi, non manda un impulso uguale a tutte le fibre ma solo ad alcune.
In pratica vengono attivate SOLO ALCUNE delle fibre muscolari che compongono il muscolo, NON TUTTE (vedi fig. in alto).
Gli allenamenti fisici che facciamo servono non solo per migliorare il tono dei nostri muscoli ma anche per aumentare le connessioni fra le fibre muscolari e il nostro sistema nervoso.
Il risultato è che un muscolo poco allenato non è tonico, si affatica subito ed utilizza poche delle sue fibre muscolari mentre un muscolo allenato è tonico, ha una resistenza più alta alla fatica ed utilizza molte delle fibre muscolari al suo interno perché vengono sviluppate più connessioni con il sistema nervoso.
Le fibre muscolari scheletriche sono le più grandi cellule dell'organismo. All'interno di ogni muscolo si riconoscono diversi tipi di fibre, classificate in base alla RESISTENZA ed alla VELOCITA’ DI CONTRAZIONE.
Le fibre muscolari vengono classificate in 3 categorie:
1) FIBRE ROSSE A CONTRAZIONE LENTA (Tipo I)
2) FIBRE BIANCHE INTERMEDIE (Tipo IIa)
3) FIBRE BIANCHE A CONTRAZIONE RAPIDA (Tipo IIb) 

Purtroppo le proporzioni in cui le differenti fibre muscolari sono presenti all'interno del nostro corpo sono per la maggior parte predeterminate geneticamente. E’ possibile stimolare nel tempo alcuni cambiamenti della composizione, ma non in una misura significativa.

http://astefani/_LE_FIBRE_MUSCOLARI

STEP 2 - G) Le funzioni sostitutive della cosa artificiale

La fibra oltre ad avere scopo rinforzante o tenacizzante può essere usata per una funzione sostitutiva, cioè il trasposto di informazioni, energia e onde.
Le fibre ottiche sono filamenti di materiali vetrosi o polimerici, realizzati in modo da poter condurre al loro interno la luce (propagazione guidata), e che trovano importanti applicazioni in telecomunicazioni, diagnostica medica e illuminotecnica.
Le fibre ottiche sono classificate come guide d'onda dielettriche basate sulla disomogeneità del mezzo il cui nucleo è sede del campo elettromagnetico. Esse, in altre parole, permettono di convogliare e guidare al loro interno un campo elettromagnetico di frequenzasufficientemente alta (in genere in prossimità dell'infrarosso) con perdite estremamente limitate. Vengono comunemente impiegate nelle telecomunicazioni come mezzo trasmissivo di segnali ottici anche su grandi distanze ovvero su rete di trasporto e nella fornitura di accessi di rete a larga banda cablata (dai 100 Mbit/s al Tbit/s usando le più raffinate tecnologie WDM).
Disponibili sotto forma di cavi, sono flessibili, immuni ai disturbi elettrici ed alle condizioni atmosferiche più estreme, e poco sensibili a variazioni di temperatura. Hanno solitamente un diametro di rivestimento (cladding) di 125 micrometri (circa le dimensioni di un capello) e pesano molto poco: un chilometro di fibra ottica pesa meno di 2 kg[1], esclusa la guaina che la ricopre.

STEP 2 - F) Le forme sostitutive della cosa artificiale

Collegandosi al post precedente è opportuno soffermarsi sulle forme differenti degli elementi sostitutivi delle fibre.
Compositi rinforzati con particelle di piccole dimensioni (10-100 nm): l’interazione rinforzo/matrice avviene a livello atomico o molecolare;
le particelle disperse sono in grado di limitare il movimento delle dislocazioni.
L’effetto si mantiene per molto tempo, anche ad alte T. Alcune particelle vengono chiamate Cermet.

STEP 2 - E) I materiali sostitutivi della cosa artificiale

In scienza dei materiali, un materiale composito è un materiale costituito da più materiali semplici differenti. Ogni materiale corrisponde ad una differente fase, per cui un materiale composito è caratterizzato da una struttura non omogenea; i materiali che compongono un materiale composito sono separati da un'interfaccia netta di spessore nullo e ciascuno di essi è dotato di proprietà fisico-chimiche differenti a livello macroscopico e strutturale.All'interno di molti materiali sono presenti le fibre artificiali, che vengono utilizzate come rinforzante del materiale, per renderli più duttili o per aumentare la durezza del materiale. Come elemento sostitutivo delle fibre vengono utilizzate le particelle, che hanno forme diverse dalle fibre ma riescono comunque a svolgere il medesimo scopo.

STEP 2 - D) Gli elementi della cosa artificiale

Le fibre ottiche sono filamenti di materiali vetrosi o polimerici, realizzati in modo da poter condurre al loro interno la luce (propagazione guidata), e che trovano importanti applicazioni in telecomunicazioni, diagnostica medica e illuminotecnica.

Le fibre ottiche sono classificate come guide d'onda dielettriche basate sulla disomogeneità del mezzo il cui nucleo è sede del campo elettromagnetico. Esse, in altre parole, permettono di convogliare e guidare al loro interno un campo elettromagnetico di frequenza sufficientemente alta (in genere in prossimità dell'infrarosso) con perdite estremamente limitate. Vengono comunemente impiegate nelle telecomunicazioni come mezzo trasmissivo di segnali ottici anche su grandi distanze ovvero su rete di trasporto e nella fornitura di accessi di rete a larga banda cablata.

Disponibili sotto forma di cavi, sono flessibili, immuni ai disturbi elettrici ed alle condizioni atmosferiche più estreme, e poco sensibili a variazioni di temperatura. Hanno solitamente un diametro di rivestimento (cladding) di 125 micrometri (circa le dimensioni di un capello) e pesano molto poco: un chilometro di fibra ottica pesa meno di 2 kg, esclusa la guaina che la ricopre.