E' stato sviluppato uno studio focalizzato sui materiali compositi. Di seguito l'indice dei capitoli:

Capitolo 1: I materiali compositi ........................................................................................4

1.1 Introduzione ai materiali compositi ..................................................................................4

1.1.1 Definizione ....................................................................................................................4

1.1.2 Il concetto di anisotropia ...............................................................................................5

1.2 Classificazione dei compositi ...........................................................................................6

1.2.1 Compositi particellari ....................................................................................................6

1.2.2 Compositi fibrosi ...........................................................................................................6

1.2.3 Pannello sandwich .........................................................................................................7

1.3 Generalità sulle matrici .....................................................................................................8

1.3.1 Funzione della matrice ...................................................................................................8

1.3.2 Tipi di matrice ................................................................................................................9

1.4 Generalità sulle fibre .......................................................................................................11

1.4.1 Funzione delle fibre ......................................................................................................11

1.4.2 Concetto di lunghezza critica ........................................................................................12

1.4.3 Tipi di fibre....................................................................................................................12

1.5 Proprietà meccaniche .......................................................................................................14

1.5.1 Modulo elastico longitudinale ......................................................................................14

1.5.2 Rapporto di Poisson ......................................................................................................15

1.5.3 Modulo elastico trasversale ..........................................................................................16

1.5.4 Resistenza a trazione longitudinale ..............................................................................17

1.5.5 Resistenza a fatica ........................................................................................................17

1.5.6 Dilatazione termica .......................................................................................................19

1.6 I processi produttivi .........................................................................................................20

1.6.1 Pultrusione ....................................................................................................................20

1.6.2 Prepreg ..........................................................................................................................20

1.6.3 Filamnet winding ..........................................................................................................21

1.6.4 SMC: sheet-molding compound ...................................................................................21

1.6.5 Lay-up manuale ............................................................................................................22

1.6.6 Spruzzatura automatica ................................................................................................22

1.6.7 Stampaggio a sacco vuoto ............................................................................................22

1.6.8 Stampaggio a matrici accoppianti ................................................................................23

1.6.9 Stampaggio a iniezione ................................................................................................23

1.6.10 Centrifugal casting .....................................................................................................23

1.6.11 RTM: resin transfer molding .....................................................................................24

1.6.12 Diffusion bonding ......................................................................................................25

1.6.13 Metallurgia delle polveri ...........................................................................................25

1.6.14 Processi in fase liquida ..............................................................................................25

1.6.15 CVD: Chemical vapor deposition .............................................................................26

1.6.16 Reaction bonding ......................................................................................................26

Capitolo 2: Il riciclo dei compositi ...................................................................................27

2.1 Riutilizzo di materiali compositi ...................................................................................27

2.1.1 Esempi di riutilizzo ....................................................................................................27

2.2 Riciclo di materiali compositi .......................................................................................28

2.2.1 Classificazione del riciclo ..........................................................................................28

2.2.2 Riciclo di compositi termoindurenti ...........................................................................28

2.2.3 Riciclo di compositi termoplastici .............................................................................29

2.3 Tecnologie di riciclo dei materiali compositi ...............................................................30

2.3.1 Pirolisi ........................................................................................................................30

2.3.2 Supercritical water processing ...................................................................................30

2.3.3 Fluidised-bed processing.............................................................................................31

2.3.4 Incenerimento..............................................................................................................32

Capitolo 3: I compositi e l'automotive .............................................................................34

3.1 Perchè utilizzare i compositi nell'automotive................................................................34

3.1.1 Vantaggi .....................................................................................................................35

3.1.2 Limitazioni .................................................................................................................36

3.2 Fibre utilizzate nell'automotive .....................................................................................37

3.2.1 Fibre di vetro ..............................................................................................................37

3.2.1.1 Tipi di fibre di vetro e proprietà ..............................................................................37

3.2.1.2 Produzione delle fibre di vetro ................................................................................39

3.2.1.3 La vetroresina ..........................................................................................................39

3.2.1.4 Applicazioni nell'automotive ..................................................................................40

3.2.2 Fibre di carbonio ........................................................................................................41

3.2.2.1 Tipi di fibre di carbonio e proprietà ........................................................................41

3.2.2.2 Monoscocca e full carbon .......................................................................................43

3.2.2.3 Produzione delle fibre di carbonio ..........................................................................43

3.2.2.4 Nanotubi di carbonio ...............................................................................................44

3.2.2.5 Applicazioni nell'automotive ..................................................................................45

3.2.3 Fibre naturali ..............................................................................................................48

3.2.3.1 Tipi di fibre naturali e proprietà ..............................................................................48

3.2.3.2 Estrazione delle fibre naturali .................................................................................50

3.2.3.3 Applicazioni nell'automotive ..................................................................................51

3.3 Matrici utilizzate nell'automotive .................................................................................52

3.3.1 Termoindurenti vs termoplastiche .............................................................................53

3.3.2 Matrici termoplastiche utilizzate ...............................................................................54

3.3.3 Matrici termoindurenti utilizzate ...............................................................................54

3.3.4 Matrici ceramiche ......................................................................................................54

3.3.4.1 Matrici ceramiche utilizzate e applicazioni ............................................................54

3.3.5 Matrici metalliche utilizzate e applicazioni ...............................................................56

Capitolo 4: Altri settori applicativi dei compositi ..........................................................58

4.1 Applicazioni nell’area spaziale......................................................................................58

4.1.1 Settore aereonautico ...................................................................................................58

4.1.2 Settore spaziale ..........................................................................................................60

4.2 Applicazioni nel settore dell’energia ............................................................................60

4.3 Applicazioni in edilizia .................................................................................................62

4.3.1 Tipologie di materiali ................................................................................................62

4.3.2 Applicazioni su strutture di calcestruzzo armato .......................................................63

4.4 Applicazioni nel settore industriale ..............................................................................63

Capitolo 5 : Innovazioni nel settore dei compositi …………………...………………64

5.1.Nanocompositi ..............................................................................................................64

5.1.1 Generalità sui nanocompositi .................................................................................. 64

5.1.2 Le nanocariche ...........................................................................................................65

5.1.2.1 Nanofibre di carbonio .............................................................................................66

5.1.2.2 Fullereni ..................................................................................................................66

5.1.2.3 Nanotubi di carbonio ..............................................................................................67

5.1.2.4 POSS: silsesquiossani oligomerici a gabbia ...........................................................70

5.1.2.5 Nanosilice ...............................................................................................................71

5.1.2.6 Nanoossido di titanio ..............................................................................................71

5.1.2.7 Nanoossido di alluminio .........................................................................................72

5.1.2.8 Sepioliti ..................................................................................................................72

5.1.3 Le applicazioni dei nanocompositi ...........................................................................73

5.1.3.1 Applicazioni in campo automobilistico .................................................................73

5.1.3.2 Applicazioni in campo farmaceutico .....................................................................74

5.1.3.3 Appiliocazioni nel campo dell’ingegneria medica e dispositivi biomedicali .......74

5.1.3.4 Applicazioni nel campo dell’industria elettronica .................................................75

5.1.3.5.1 Applicazioni nel settore edilizio .........................................................................75

5.1.3.6 Applicazioni nel campo dei prodotti per lo sport ..................................................75

5.1.3.7 Applicazioni nel campo del tessile.........................................................................76

5.1.3.8 Applicazioni nel settore dell’energia......................................................................76

5.2. Preimpregnati termoplastici a fibra continua .............................................................77

5.3 Nuovi sistemi di resina ................................................................................................78

5.3.1 Le cianostere ............................................................................................................78

5.3.2. Benzosazine ............................................................................................................78

5.4. Compositi con fibre naturali ......................................................................................79

5.4.1 Fibre vegetali utilizzabili nei compositi ...................................................................79

5.4.2 Biodegradabilità delle fibre vegetali per compositi .................................................81

5.4.3 Problemi ed opportunità nell’uso delle fibre vegetali ..............................................82

5.4.4 Caratteristiche meccaniche ......................................................................................84

5.4.5 Sviluppo di biocompositi .........................................................................................86

5.4.5.1 Applicazioni ..........................................................................................................89

5.4.5.2 Valutazioni economiche ........................................................................................89

5.5 Compositi a base di fibre riciclate ...............................................................................90

5.6 Altre innovazioni ……………………………………………………………………90

Capitolo 6. Il mercato del settore dei compositi ............................................................91

6.1 Trend generali di mercato ............................................................................................91

6.2 Il mercato europeo .......................................................................................................92

6.3 Mercato USA ...............................................................................................................93

6.4 Sviluppi di mercato per alcuni settori specifici ...........................................................94

6.4.1 Settore auto ...............................................................................................................94

6.4.2 Settore elettrico/elettronico .......................................................................................94

6.5 Sviluppi previsti al 2015 ..............................................................................................94

6.6.Il settore produttivo in Italia ........................................................................................96

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