Nuove proprietà dei materiali innovativi
I materiali monocristallini sono caratterizzati da una struttura piuttosto ordinata all'interno di materiali disordinati e sono piuttosto difficili da ottenere, mentre i materiali policristallini sono più comuni. Si tratta di materiali costituiti da un'enorme quantità di piccolissimi cristalli singoli noti chiamati "grani". Quando la grandezza del grano è nell'ordine di alcuni nanometri (1nm=10-9 m), si parla di materiali "nanophase". Un metallo "nanophase" è dieci volte più duro del normale metallo policristallino. Quando i grani si urtano formano delle interfacce ed è proprio al livello delle interfacce fra i grani che gli scienziati pensano che possa esistere un nuovo stato disordinato, fattore che spiegherebbe il comportamento di questi materiali. I metalli amorfi costituiscono un'altra categoria di nuovi materiali i quali, a differenza di quelli tradizionali, possiedono una microstruttura non cristallina disordinata, simile a quella che generalmente si trova nel vetro. Tali materiali sono noti anche come "leghe vetrose" e grazie alla loro particolare microstruttura presentano straordinarie proprietà fisiche. Essi sono in grado di integrare resistenza, solidità, flessibilità e tenacità. Nel quadro dell'attuale progetto è stato avviato un approfondito studio sperimentale e teorico sulle proprietà meccaniche dei metalli "nanophase", dei film sottili e delle leghe amorfe. Le instabilità plastiche sono state studiate a livello sperimentale utilizzando la metallografia, la microscopia elettronica, la radiografia, la cinematografia ad alta velocità e le sperimentazioni meccaniche. Applicando la teoria classica dell'elasticità e dei gradienti, sono state calcolate le proprietà elastiche dei difetti. Una tecnica basata sulle dislocazioni di superfici virtuali ha consentito di rilevare i difetti delle soluzioni elastiche esatte di questi nuovi materiali. Per giunta, è stato risolto l'importante problema al contorno relativo alla dislocazione a vite in prossimità della giunzione delle tre diverse fasi caratterizzate da diversi moduli di elasticità. Le conoscenze acquisite condurranno gradualmente allo sviluppo di tecniche di fabbricazione migliori e all'ottimizzazione delle proprietà di resistenza di tali materiali. I possibili ambiti di applicazione variano dalla tecnologia aerospaziale alle etichette antitaccheggio, ai trasformatori per la distribuzione elettrica.