Russi e giapponesi lavorano al materiale del futuro: i nuovi vetri metallizzati ibridi

[5 dicembre 2014]

Un team di ricercatori russi dell’Istituto nazionale dell’acciaio e delle leghe dell’università nazionale della scienza e della tecnologia (Nitu Misis) e dell’università giapponese di Tohoku stanno lavorando a quello che definiscono un “materiale del futuro”.  Si tratta di vetri metallizzati (metallic glass) o  di materiali cosiddetti amorfi  che, per le loro proprietà uniche,  vengono chiamati materiali di nuova generazione.

Al Nitu Misis spiegano che «E’ un materiale omogeneo amorfo senza struttura cristallina che non ha niente a che vedere con il vetro convenzionale, fino al punto che non è nemmeno trasparente. Se il nuovo materiale si chiama vetro è perché il vetro non ha più una struttura cristallina».

il vetro metallizzato non è certo una novità, è stato inventato a metà del secolo scorso, ma il boom della ricerca è iniziato tra la fini del XX secolo e l’inizio del XXI negli Usa, in Unione Sovietica (poi Russia), in Europa, in  Giappone e Cina. «Il vetro metallizzato – spiegano i ricercatori russi e giapponesi – è di un ordine di grandezza più solido dei materiali convenzionali. E’ molto resistente alla corrosione, all’ossidazione ed all’usura».

Questo materiale viene già utilizzato in alcuni settori industriali ma ha anche alcuni difetti importanti, come la plasticità mediocre ed un costo elevato, che fino ad ora hanno impedito un suo utilizzo su grande scala. Il team di 30 ricercatori giapponesi e russi ha come obiettivo quello di realizzare una nuova classe di materiali ibridi, cioè che combinino i vetri metallizzati con altri materiali, come i polimeri, per valorizzarne al  meglio le proprietà. Il progetto biennale è diretto da Dmitri Luzguin, diplomato alla Misis  ed attualmente professore all’università di Tohoku.

Alexei Solonine, che ha la cattedra di metalli non ferrosi al Nitu Misis , spiega di cosa si occupa il team russo-giapponese: «Abbiamo messo insieme nel nostro istituto un’équipe d i ricercatori giovane e dinamica che lavora su numerosi materiali amorfi e compositi a  base di  vetro metallizzato. Il vetro metallizzato esiste da lungo tempo, ma il suo campo di applicazione è attualmente l’imitato dalle sue dimensioni. In effetti, questo materiale esiste sotto forma di nastri sottili, in granuli da appena qualche decimo di millimetro. Quindi, lavoriamo sul vetro metallizzato massiccio, i cui granuli saranno di 5 mm, è molto per i materiali amorfi. I vetri metallizzati hanno anche un altro difetto: sono solidi ma molto fragili. In questo non c’è niente di eccezionale perché è anche la proprietà del vetro e delle vetrate convenzionali. La nostra missione consiste nell’accrescere la loro  plasticità con l’aiuto di materiali compositi e nel ridurre i costi di produzione. Infatti, la maggior parte dei suoi materiali sono a base di palladio  o di zirconio che sono molto costosi. Il nostro compito è quello di ridurre i costi  passando ad altre basi, come il ferro, il cobalto, il titanio ed il magnesio.  Il  magnesio procura anche altri vantaggi: migliora le proprietà meccaniche e riduce il peso».

I vetri metallizzati sono materiali promettenti per l’industria aerospaziale ed automobilistica, l’elettronica, la micro-meccanica, compresi smartphone, trasformatori, orologi ed altri dispositivi nei quali sono essenziali un’elevata resistenza all’usura ed una grande qualità delle superfici.  I vetri metallizzati al titanio, altamente resistenti alla corrosione, possono servire per impianti nella medicina ed essere utilizzati per produrre strumenti chirurgici, ma possono servire anche a fabbricare racchette da tennis e mazze da golf che devono essere molto elastiche.