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La resistenza e la duttilità del titanio

Le proprietà chimico-fisiche di questo metallo consentono applicazioni  in svariati campi

Il titanio è un elemento metallico a bassa densità ed elevata resistenza alla corrosione, agli impatti, ai raggi UV  e all’abrasione. Inoltre esso possiede un coefficiente di espansione termica significativamente più basso di quello delle leghe ferrose, caratteristica che gli consente di essere più compatibile con vetro e materiali ceramici rispetto agli altri metalli. Viene estratto dai minerali e allo stato puro si presenta di colore bianco metallico brillante. È al quarto posto tra i metalli per abbondanza sulla crosta terrestre.

Le caratteristiche del titanio puro sono riassumibili in cinque punti:

  • densità pari al 60% di quella dell’acciaio e al 50% di quella del rame
  • resistenza pari a quella dell’acciaio essendo il 40% più leggero
  • resistenza e durezza doppia rispetto all’alluminio con un peso superiore rispetto ad esso del 60%
  • coefficiente di espansione termica pari al 50% di quello del rame e dell’acciaio inossidabile
  • resistenza alla corrosione praticamente uguale a quella del platino

Tutte queste proprietà lo rendono molto resistente alle usuali forme di fatica dei metalli. La fatica è quel fenomeno meccanico secondo il quale un materiale si danneggia fino al cedimento o alla rottura se sottoposto per lungo tempo a dei carichi variabili nel tempo.

Cenni storici sul titanio

protezione al titanioLa scoperta del titanio risale al 1789 per merito del chimico tedesco Heinrich Klaproth. Sei anni più tardi lo stesso Klaproth battezzò il metallo con il nome di Titanio, derivante dal latino Titanus, Titano, nome dei Titani della mitologia greca. Nel 1910 fu preparato per la prima volta il titanio metallico puro (percentuale del 99,9%) ad opera di Matthew Albert Hunter. Solo nel 1946 venne usato al di fuori dei laboratori di ricerca grazie a William Justin Kroll che dimostrò come il titanio poteva essere prodotto commercialmente grazie alla riduzione del tetracloruro di titanio con il magnesio. Questo metodo, conosciuto come Processo Kroll, è ancora oggi quello più usato.

Campi di applicazione

Il titanio ha una vasta gamma di applicazione che può essere ulteriormente allargata unendo questo elemento in lega con altri elementi nobili. Le sue peculiari caratteristiche come la resistenza, leggerezza, sopportazione di temperature elevate ne hanno favorito l’utilizzo in numerosi ambiti come l’industria aerospaziale, l’industria aeronautica, la bioingegneria dello sport, la gioielleria ed altri ancora.

Utilizzato inizialmente nell’industria aerospaziale, ha trovato sbocchi nell’industria chimica, aeronautica e meccanica a partire dagli anni ’70.

Negli ultimi anni l’utilizzo del titanio e delle leghe ottenute con alluminio, manganese, rame, ferro, acciaio ed altri metalli, sono state esportate in prodotti di consumo come le biciclette, le componenti automobilistiche e motociclistiche, l’informatica, le mazze da golf, ecc.

Con la diffusione e l’applicazione sempre più diffusa delle nanotecnologie, il titanio è stato adoperato anche in forma liquida (gocce di titanio), spesso combinato con il silicio per essere utilizzato in ambito tecnologico e informatico. In questi ambiti si punta a sfruttare le caratteristiche del titanio per aumentare la resistenza agli urti, ai graffi e ad altri agenti esterni come acqua e polvere, delle superfici di vetro di prodotti come smartphone, tablet, occhiali, orologi, ecc..