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 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.