Il 20/11/2012 14:56, Ross ha scritto:
> penso che conosciate tutti le fenomenali caratteristiche elettroniche
> del suddetto materiale.
> ma a me interessano molto di piu le caratteristiche meccaniche
> perch� ho letto che risulta in certi ambiti 100 volte piu resistente
> dell'acciaio...
di tutto il post, bisognerebbe scrivere in font 28 quell' IN
CERTI AMBITI, perch� in effetti � l� il vero problema.
La resistenza spaventosa del grafene (ma non solo, i
nanotubi di carbonio sono persino pi� resistenti, se
consideriamo la trazione, e per unit� di massa) si realizza
in specimen microscopici, laddove si saggia effettivamente
la tensione sopportata da monocristalli assolutamente
ideali, privi di difetti.
Vengono quindi sollecitati (contemporaneamente) i possenti
legami C-C (di ordine 1,5), in una griglia esagonale che
ripartisce estremamente bene i carichi. (Inoltre il
materiale � resistentissimo solo alla trazione pura, ed ha
una flessibilit� infinita, cosa che rende difficile barare
concentrando le tensioni come in un corpo rigido).
Se invece si considerano le propriet� di un campione
macroscopico, policristallino, la resistenza crolla
vertiginosamente, perch� la coesione interna ora si basa
solo su legami intermolecolari deboli.
Insomma, � la differenza tra lo strappare una carta da gioco
tirando per tutti i bordi oppure "smazzarlo" per mescolarlo.
Quanto al confronto con l'acciaio, definirne la resistenza �
pure molto difficoltoso, perch� varia anche molto passando
(ove possibile, ossia per le leghe omogenee, praticamente
ferrite pura con pochissimo carbonio) da monocristalli a
campioni policristallini (la norma), e in questi secondo la
grana, e la storia pregressa (incrudimenti, ricotture etc).
Volendo fare un paragone abbastanza semplificato nel
contesto ideale dei monocristalli, dobbiamo intanto
chiarirci se consideriamo il confronto per unit� di massa o
di volume del provino. Su base volumetrica, l'acciaio un po'
compete ancora, su base massica � condannato, perch�
elementi come carbonio e boro sono estremamente leggeri, e a
pari peso possono dare provini grossi.
Ma diciamo che paragoniamo uguali volumi e non uguali pesi.
Ci sono tantissime differenze ugualmente
1) il grafene � intrinsecamente anisotropo in una maniera
estrema (nel piano ha un modulo spaventoso, ortogonalmente �
flessibilissimo). L'acciaio (monocristallino) ha si un po'
di anisotropia, ma assolutamente non cos� marcata. I suoi
legami lo rendono coeso in ogni direzione, laddove il
grafene ha tutti i legami nel piano. Gi� solo questo
suggerisce una particolare attitudine a resistere a sforzo
di trazione (sacrificando la rigidit� in tutte le altre
direzioni).
2) Nel grafene ogni atomo di carbonio � legato con soltanto
3 atomi vicini (trascurando interazioni tra strati), per un
totale di 4 legami. Nell'acciaio ferritico, con reticolo
BCC, ogni atomo � legato a suo modo, meno facilmente
visualizzabile, ad 8 atomi immediatamente confinanti, pi�
altri sei un po' pi� lontani, e quindi forma molti pi�
contatti, ma singolarmente ciascuno di questi "legami
metallici" � parecchio pi� debole dei legami covalenti del
grafene. Una stima ENERGETICA la pu� fornire il calore
latente di sublimazione a gas monoatomico (qui mi sbilancio
ma non sono affatto sicuro di non dire una minchiata, nello
scrivere che il calore specifico di atomi singoli in fase
gas � indipendente dalla loro natura e quindi le diverse
masse atomiche non influiscono sull'energia di sublimazione,
ma solo sull'energia cinetica media di questi atomi a stessa
T ... se erro, conto che altri preciseranno).
Tuttavia non mi pare ci sia una corrispondenza univoca tra
l'energia totale assorbita nella rottura e la tensione
(forza) massima tollerabie prima che la rottura si inneschi.
In definitiva � un confronto molto difficile perch� sono
tantissime le peculiarit� diverse dei due materiali, e solo
in certi sensi il grafene (o i nanotubi) umilia l'acciaio e
tanti altri materiali classici (tipo il tungsteno).
Al momento nessuno sa produrre un lenzuolo fatto di strati
monocristallini, ma solo pressando insieme fiocchettini
microscopici, magari con collanti.
P.S. se ti incuriosisce, mi pare che la molecola stabile col
pi� alto modulo elastico ISOTROPO, sia il fullerene (la
sfera cava di carbonio C60), eccezionale lubrificante a secco.
Non ho considerato i borani icosaedrici, ma ho idea che
nemmeno quelli scherzano molto).
PArlo per� di propriet� di resistenza molecolare : come
materiale di scala visibile il grafene � invece soltanto una
polvere nera estremamente scorrevole.
> ma.. perch�? chi me lo sa spiegare?
Mandrake :-))
> anche con riferimenti..
> grazie mille
--
1) Resistere, resistere, resistere.
2) Se tutti pagano le tasse, le tasse le pagano tutti
Soviet_Mario - (aka Gatto_Vizzato)
Received on Wed Nov 21 2012 - 16:51:06 CET
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