Premessa: come per l'unità precedente saranno solo accennati gli argomenti poco rilevanti nel contesto dell'elettronica
I metalli vengono classificati in base alle loro proprietà:
Il rame (simbolo Cu) presenta le seguenti caratteristiche:
E' il primo metallo usato dopo l'età della pietra e si ottiene dai suoi minerali (frantumazione e fusione). Viene impiegato:
Le leghe più comuni del rame sono il bronzo (rame + stagno) e l'ottone (rame + zinco), poco usate in ambito elettronico.
L'alluminio (simbolo Al) presenta queste caratteristiche:
E' utilizzato per formare leghe leggere e, in elettrotecnica, per realizzare i cavi di alta e media tensione che trasportano l'energia elettrica (dove la leggerezza porta a un minor costo delle linee).
Il magnesio è utilizzato per realizzare leghe ultraleggere.
Per la loro resistenza alla corrosione e vengono utilizzati nelle leghe (es. acciaio inox) e per rivestire e proteggere altri metalli.
Lo stagno (simbolo Sn) presenta queste caratteristiche:
Viene comunemente usato come rivestimento del ferro nella latta e per proteggere gli alimenti (stagnola). Nel campo dell'elettronica viene usato per collegare i componenti mediante saldatura.
In campo elettrico viene utilizzato per realizzare le piastre degli accumulatori (es. batteria dell'auto).
Il titanio è utilizzato per realizzare leghe ultraleggere.
Sono usati nella produzione di energia elettrica (centrali nucleari), in medicina (radiografie) e nell'industria bellica.
Sono prodotti polverizzando e compattando (senza fondere) materiali diversi. Si impiegano negli utensili, nei motori elettrici (spazzole), per realizzare filtri e batterie.
Il legno è un materiale naturale ricavato dagli alberi che presenta queste caratteristiche:
Viene utilizzato come combustibile e come materiale da costruzione (es. travi, pavimenti, rivestimenti, imbarcazioni, mobili). E' facilmente disponibile e relativamente poco costoso. Viene utilizzato sotto forma di semilavorati (es. tavole, travi) assemblati con colle, chiodi, bulloni o incastri. Dagli scarti delle lavorazioni è possibile ricavare materiali derivati come il compensato o il truciolato.
In campo elettronico non viene utilizzato.
Sono sostanze di natura organica presenti in natura (es. caucciù) o artificiali. In campo elettrico vengono utilizzate - raramente - come isolanti.
Sono sostanze artificiali derivate dal petrolio che presentano queste caratteristiche:
La plastica è può essere riciclata o smaltita in speciali inceneritori. Non può essere bruciata “normalmente” perché in alcuni casi (es. PVC) si producono sostanze altamente tossiche (diossina).
Esistono materiali plastici:
I materiali plastici possono essere lavorati con utensili o utilizzati per produrre oggetti in serie tramite stampaggio.
I materiali termoplastici più comuni sono:
| materiale | impiego |
|---|---|
| poliestere (PES) | tessile |
| nylon (PA) | tessile, spazzole |
| polietilene (PE, PET) | bottiglie, flaconi, pellicola, isolante per cavi elettrici |
| polivinilcloruro (PVC) | (è la più utilizzata) tubazioni, infissi, giocattoli, guaine per cavi elettrici |
| polistirolo (PS) | giocattoli, arredamento |
| polistirolo espanso (PS) | espanso imballaggi, isolamento termico |
| polipropilene (PP) | paraurti, tappi |
| plexiglas | al posto del vetro ma resistente agli urti |
| ABS | involucri di apparecchi elettronici |
| policarbonato (PC) | cd, lenti |
I materiali termoindurenti più comuni sono:
| materiale | impiego |
|---|---|
| bachelite | isolante e supporto negli apparecchi elettrici |
| formica (FM) | laminati (rivestimenti protettivi), contenitori, piatti |
| vetroresina (UP) | parti di supporto, scafi, telai, vasche da bagno |
| poliuretano | rivestimenti, isolanti |
| resine epossidiche (EP) | adesivi, isolanti |
In campo elettrico ed elettronico i materiali plastici vengono utilizzati nelle parti di supporto e come isolanti. Le applicazioni più comuni sono:
La caratteristica principale delle gomme è quella di avere una grande elasticità, cioè può subire anche grandi deformazioni e tornare allo stato iniziale. Oggi vengono utilizzate:
Le gomme vengono utilizzate come elementi anti-vibrazione, guarnizioni, appoggi. In campo elettrico sono utilizzate come isolanti per cavi.
I materiali compositi si ottengono dall'unione di due o più materiali:
Il risultato è un materiale leggero ma con caratteristiche meccaniche molto buone.
Esempi di materiali compositi sono:
I materiali compositi vengono usati per realizzare strutture (auto, barche, serbatoi), equipaggiamento sportivo (racchette, sci), protesi. L'applicazione più importante nel campo dell'elettronica e delle telecomunicazioni sono i cavi in fibra ottica, che consentono di trasmettere informazioni a velocità elevatissima. 2
Premessa: il testo esamina separatamente le tecnologie e i materiali utilizzati in elettrotecnica e in elettronica.
L'elettrotecnica si occupa della produzione, distribuzione ed utilizzazione dell'energia elettrica.
L'elettronica si occupa dell'elaborazione dei segnali, cioè grandezze elettriche (tensioni e correnti) che rappresentano informazioni.
Gli utilizzatori di energia elettrica possono appartenere all'ambito dell'elettrotecnica o dell'elettronica.
Nell'ambito dell'elettrotecnica l'energia elettrica viene impiegata per:
Nell'ambito dell'elettronica le applicazioni sono tantissime (dai PC alla TV ai sistemi di automazione) ma in genere si distingue tra:
Negli ultimi anni, in particolare nelle telecomunicazioni (es. TV digitale, telefonia mobile), l'elettronica digitale sta soppiantando quella analogica perché:
Quando l'uscita o l'ingresso di un dispositivo elettronico è necessariamente analogica (es. audio, telefonia fissa, sensori) i segnali vengono convertiti da digitali ad analogici (e viceversa).
L'energia elettrica è pratica da utilizzare e può essere generata e trasportata facilmente. Per questo è impiegata in ogni tipo di attività ed è la principale forma di energia a disposizione. Solo in certi ambiti specifici (riscaldamento, mezzi di trasporto) si utilizzano altre forme di energia, come quella proveniente dai combustibili.
Impianti ed apparecchi elettrici sono presenti ovunque, dagli stabilimenti industriali alle nostre abitazioni; devono essere realizzati a regola d'arte come prescritto dal CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano) e spesso presentano marchi che certificano la qualità, la sicurezza e il rispetto delle normative europee (marchi IMQ e CE).
I materiali usati in elettrotecnica si dividono in:
I materiali conduttori offrono poca resistenza al passaggio di corrente; sono quindi adatti per realizzare cavi conduttori e circuiti elettrici.
Quelli più utilizzati sono:
Quelli più utilizzati sono:
Questi materiali si magnetizzano in presenza di un campo magnetico e, sfruttando le leggi dell'elettromagnetismo, permettono il funzionamento delle macchine elettriche (motori, generatori, trasformatori, elettrocalamite).
Quelli più usati sono:
… è uno spunto per parlare degli argomenti che si affrontano in terza per TPS-EE.
Premessa: il testo elenca tra i materiali i principali componenti elettronici. In genere componentistica e materiali sono due cose diverse.
I semiconduttori (il più usato è il silicio) sono i materiali più importanti per l'elettronica e vengono utilizzati per costruire transistor e circuiti integrati (chip). Il loro impiego ha permesso di costruire dispositivi elettronici piccoli, affidabili, efficienti, miniaturizzati a un costo molto basso, dando un impulso straordinario all'industria elettronica. Ogni apparecchio elettronico contiene dei componenti a semiconduttore; alcuni di questi sono detti integrati perché a loro volta contengono un gran numero di transistor miniaturizzati e assemblati in un unico componente.
I semiconduttori non sono né conduttori né isolanti. Il silicio usato in elettronica viene sottoposto ad un trattamento detto drogaggio che modifica le proprietà elettriche del materiale aggiungendo piccolissime quantità di altri elementi (fosforo, boro). Il silicio così trattato permette di realizzare i due componenti base dell'elettronica:
In entrambi i casi il silicio (drogato) si comporta a volte come conduttore e a volte come isolante in base alle sollecitazioni elettriche applicate.
Premessa: siamo lontanissimi dal campo di interesse dell'elettronica. Quello che segue è solo un brevissimo accenno.
Le tecnologie edili si occupano della costruzione e progettazione degli edifici. In questo campo la scelta dei materiali sarà fatta valutando prima di tutto le proprietà meccaniche, poi a quelle termiche (isolamento), di impermeabilità, durabilità, salubrità e, naturalmente, l'aspetto estetico.
I materiali più importanti sono:
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