Annunciata la scoperta di una lega superelastica antisismica per applicazioni di Ingegneria civile

Leghe metalliche superlastiche da utilizzare in campo civile per interventi di protezione antisismica. Il tema non è nuovissimo, poiché questo tipo di materiali sono già conosciute. Nel nostro Paese, per esempio, l’Enea è stata tra i protagonisti dello sviluppo di un composto nickel-titanio, utilizzato per realizzare dispositivi antisismici denominati SMAD (Shape Memory Alloy Device) che sono stati poi impiegati per la protezione di monumenti, edifici storici e opere d’arte (leggi anche Antisismica per i beni culturali. Isolamento sismico dei Bronzi di Riace)

Ora la novità sulle leghe superlastiche arriva dal Giappone. In un articolo pubblicato sull’ultimo numero dalla rivista Science (v. 333, n. 6038, pp. 68-71, doi: 101126), infatti, alcuni ricercatori del Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università di Tohoku hanno comunicato di avere realizzato una nuova lega metallica che, a differenza di quelle già esistenti, può essere utilmente applicata anche nell’ambito della sicurezza sismica degli edifici civili. Si tratta di una lega a base di ferro, quindi di un materiale resistente ma, diversamente da quelle finora disponibili, poco costoso. Tra gli elementi che compongono la lega, i ricercatori giapponesi hanno aggiunto anche allumino, manganese e piccole quantità di nickel.

Il nuovo materiale policristallino ottenuto ha fatto registrare performance eccezionali. Oltre a essere capace di recuperare la sua forma originale, se sottoposta a stress termici in un intervallo di temperature molto ampio, compreso tra -196 °C e +240 °C,la nuova lega, anche a temperatura ambiente, è in grado di recuperare la sua forma originaria, dopo aver subito forti deformazioni meccaniche, pari a circa il 13% del suo volume.

Se i dati e le successive sperimentazioni confermeranno questi primi risultati si avrà un materiale che, non solo presenterà un’elasticità paragonabile a quella della gomma (oggi le leghe superelastici in circolazione sopportano deformazioni meccaniche inferiori al 13%), ma anche capace di mantenere le proprie prerogative inalterate entro un intervallo di temperatura ampio (i materiali superelastici attuali conservano mantenere la loro elasticità termica solo in un intervallo di temperature attorno ai 100 °C e cioè tra -20 °C e +80 °C).
Infine, e non è cosa da poca, questo nuovo materiale sarebbe composto da elementi facilmente reperibili, per cui , l’economicità di produzione la renderebbe molto competitiva per poterla produrre a basso costo e a grande scala industriale

Le possibili applicazioni
Le eccezionali caratteristiche della nuova lega, assieme al suo costo contenuto, aprono, ora, prospettive molto interessanti, non solo per applicazioni in condizioni estreme di temperatura (come per esempio nelle attività polari o nelle missioni spaziali o per la protezione sismica di ponti e viadotti in aree molto calde o molto fredde), ma anche per applicazioni in condizioni estreme di deformazione meccanica, com’è appunto il caso stress meccanici indotti da forti terremoti su edifici, grandi infrastrutture, insediamenti e manufatti industriali.

Questa scoperta rappresenta un avanzamento nella sicurezza antisismica, che estende di molto l’utilizzabilità degli attuali dispositivi SMAD alle strutture diverse da quelle riferite al patrimonio culturale”, ha commentato Alessandro Martelli, direttore del Centro Enea di Bologna ed esperto di ingegneria sismica. “Con questo nuovo materiale si possono migliorare, in particolare, i sistemi di isolamento sismico e di assorbimento energetico non solo di edifici e infrastrutture civili, ma principalmente di impianti industriali, chimici e petrolchimici a rischio di incidente rilevante, che sono ubicati su aree sismiche e per i quali è richiesta una notevole capacità di dissipazione dell’energia sismica e di ritorno alle condizioni iniziali”.

Fonte Enea


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