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"Acciaio ceramico": un nuovo articolo del DIA

06 Febbraio 2020

Materiali ceramici - quindi leggeri, duri e resistenti - ma affidabili come l’acciaio. Segna un progresso significativo in questa direzione l'articolo "Fourty years after the promise of «ceramic steel?»: Zirconia-based composites with a metal-like mechanical behavior" di cui sono co-autori i proff. Valter Sergo e Vanni Lughi del Dipartimento di Ingegneria e Architettura, congiuntamente a colleghi dell'Université de Lyon e INSA-Lyon, dell'Università di Sydney e dell'azienda Anthogyr. Il lavoro è stato recentemente pubblicato online ed è atteso come invited feature article per il numero di marzo 2020 del Journal of the American Ceramic Society, rivista di riferimento del settore, sul quale verrà anche rappresentato in copertina con l'immagine qui a fianco.
 

Lo studio, risultato di una lunga collaborazione nel progetto europeo Longlife che ha coinvolto numerosi altri partner accademici e industriali europei, riporta il comportamento di una nuova classe di materiali ceramici basati sull'ossido di zirconio addittivato con ossido di cerio. Grazie ad un particolare meccanismo di trasformazione sotto sforzo (“transformation toughening” o tenacizzazione per trasformazione), la fragilità tipica dei materiali ceramici viene notevolmente ridotta, portando ad una tolleranza ai difetti ed una ripetibilità della resistenza molto maggiori. La conseguenza pratica è un'affidabilità mai raggiunta in questa classe di materiali, cosa che di fatto ne elimina il principale tallone d'Achille.

L'intuizione che questo meccanismo di trasformazione potesse rendere i materiali ceramici molto più tenaci, aprendo loro campi di applicazione in precedenza appannaggio soltanto dei metalli, nasce quarant'anni fa - come lo stesso titolo del lavoro sottolinea. La scuola di ingegneria dei materiali dell'Università di Trieste ha peraltro dato più di un contributo anche nel passato in questo settore. L’intuizione di allora prende maggior corpo ed un'ulteriore svolta grazie alla raffinata ingegneria della struttura del materiale a livello microscopico descritta in questo nuovo studio, che amplia di fatto la possibilità di applicare sempre più i materiali ceramici anche nel campo della prostetica, degli impianti dentali e della stampa 3D.

Contatti:

Vanni Lughi, PhD
Associate Professor of Materials
Vanni Lughi personal webpage
nanoMaterials & Energy Laboratory – naME Lab
Department of Engineering and Architecture
University of Trieste
VANNI.LUGHI@dia.units.it
Tel. (+39) 040 558 3769

Valter Sergo, professor
Department of Engineering and Architecture
University of Trieste
Adjunct professor
Faculty of Health Sciences
University of Macau, Macau SAR, China
sergo@units.it
tel. +39 040 558 3702
webpage: www.valtersergo.it