composito

Architettura

Ordine composito

Ordine di creazione romana, nato dalla modificazione del corinzio (➔ ordine).

Tecnica

In generale, nella scienza dei materiali, categoria di materiali ottenuti dall’accoppiamento di sostanze diverse così da sfruttare le proprietà positive di ciascuna di esse. Negli ultimi anni del 20° sec. si è ritenuto opportuno distinguere tra strutture c. e materiali compositi.

Strutture composite

Le strutture c. sono formate da vari elementi che svolgono ciascuno determinate funzioni di resistenza meccanica; tipici esempi sono le strutture sandwich, formate da due laminati (pelli) separati da un distanziatore indeformabile (anima) cui sono vincolati con un adesivo; lo scopo è quello di ottenere manufatti molto leggeri e con elevata rigidità flessionale: come anima si può impiegare un materiale espanso (schiuma) a bassa densità, un nido d’ape o una lamina grecata, come nel cartone ondulato. I materiali impiegati, sia per l’anima sia per le pelli, possono essere dei polimeri o delle leghe leggere o ultraleggere; mentre i sandwich a nido d’ape trovano importanti applicazioni nel settore aerospaziale, quelli che utilizzano materiali più semplici ed economici (schiume, cartone ondulato) sono principalmente impiegati nel settore dei trasporti, della nautica, dell’imballaggio ecc. Altri esempi di strutture c. possono essere considerati il cemento armato, in cui il ferro supplisce con la sua resistenza a trazione alle deficienze del calcestruzzo, i pneumatici, formati da gomme, fibre e fili d’acciaio, i metalli placcati ecc.

Materiali compositi

I materiali c. sono invece costituiti da almeno due componenti (uno dei quali viene aggiunto all’altro per rinforzarlo da un punto di vista meccanico) fisicamente distinti, ma aderenti l’uno all’altro a livello microscopico, in modo da costituire, a livello macroscopico, un insieme strutturale omogeneo. Il costituente di base è la matrice, l’altro il rinforzo (fibre continue o tagliate, tessuti, stuoie, feltri, talvolta particelle, anche se meno efficaci delle fibre); il compito principale della matrice è quello di trasferire lo sforzo applicato al rinforzo, cui è delegata la resistenza meccanica. In base alla natura della matrice, indipendentemente dal tipo di rinforzo, i materiali c. si distinguono in: c. a matrice polimerica, c. a matrice metallica, c. a matrice ceramica. I materiali c. a matrice polimerica sono i più diffusi essendo i meno costosi e i più leggeri; per le matrici si sono adottate resine termoindurenti, fenoliche, epossidiche, poliammidi-immidiche, polieterochetoniche (PEEK); fra le fibre, sono molto usate quelle in vetro, in carbonio e anche quelle organiche (per es., in kevlar); questo tipo di materiali c. trova importanti applicazioni nel settore dei trasporti (automobilistico, nautico, aeronautico). Esempi di materiali c. a matrice polimerica sono le vetroresine (resine termoindurenti di poliestere con fibra di vetro) e le carboresine (resine termoindurenti epossidiche con fibre di carbonio). Poiché le proprietà dei materiali c. variano con la composizione, modificando la matrice, il tipo e l’entità del rinforzo, si può ottenere una vasta gamma di prestazioni sia meccaniche sia fisiche: è possibile infatti prevedere e calcolare, in base alle caratteristiche costituzionali del c., le prestazioni risultanti, e pertanto questi materiali possono essere progettati per soddisfare requisiti predefiniti; questa possibilità di selezionare e di finalizzare le prestazioni a seconda dell’impiego ha contribuito a estendere l’applicazione dei c. in molti settori, in sostituzione di materiali tradizionali (metalli, legno, ceramiche). I materiali c. a matrice metallica sono costituiti da un metallo a bassa temperatura di fusione (alluminio, magnesio, rame), talvolta da leghe di ferro o nichel; sono rinforzati con fibre metalliche, ceramiche, di vetro o di kevlar e anche con whisker o filamenti sottili, che per la loro caratteristica di macrocristalli allungati hanno elevati carichi di rottura. Il costo di preparazione riserva questo tipo di materiali c. ad applicazioni particolari (parti di veicoli spaziali, pale di elicotteri ecc.). I materiali a matrice ceramica o vetrosa, opportunamente rinforzata (per es., matrice vetrosa rinforzata con fibre di carbonio), hanno proprietà meccaniche (resistenza, tenacità) confrontabili con quelle dei metalli, ma per la difficoltà di preparazione il loro impiego è limitato.