MATERIALELE METALICE în sec. XXI

Materialele metalice sunt esenţiale pentru construcţia podurilor, clădirilor sau a oricărui mijloc de transport: de la autoturisme până la avioane sau navete spaţiale. Tradiţia prelucrării metalelor are o istorie îndelungată, de la făurirea săbiilor de samurai, a armurilor la realizarea implanturilor medicale, a super-aliajelor utilizate în industria aerospaţială sau a aliajelor cu memorie. Aceste realizări moderne ale ingineriei materialelor au fost posibile datorită înţelegerii la un nivel avansat a structurii materialelor şi a capacităţii de procesare a acestora.

În materialul video de mai jos este ilustrată o aplicaţie interesantă a materialelor metalice inteligente care sunt folosite pentru ventilaţia naturală a clădirilor moderne. Uzual spaţiile şi clădirile pentru birouri sau locuinţe sunt mari consumatoare de energie pentru asigurarea unui confort termic. Folosind în arhitectura modernă materiale bimetalice cu proprietăţi termice speciale, acestea acţionează precum pielea omului având o comportare dinamică în funcţie de temperatură şi asigură în mod inteligent procesul de auto-ventilare a clădirii fără consum de energie. Astfel, se reduc emisiile de carbon, consumul de energie în condiţiile în care este asigurat şi confortul termic.

Sectoare extrem de importante ale economiei se bazează pe rezistenţa şi proprietăţile metalelor fără de care nu am dispune de energie nucleară, energie electrică, de infrastructuri precum zgarie-norii, locuinţe, birouri, fabrici sau mijloace de transport de orice fel. Nu s-ar putea imagina o civilizaţie avansată fără materialele metalice. Specialiştii din domeniul ingineriei materialelor sunt cei care proiectează, execută noi aliaje, tehnologii de procesare pentru ca acestea să atingă performanţe tot mai ridicate în toate sectoarele economiei. Specialiştii din domeniul Ingineria şi Protecţia Mediului sunt chemaţi să asigure respectarea condiţiilor de protecţia mediului în procesele complexe de elaborare şi procesare a materialelor, în procesele de reciclare a materialelor. Înpreună, toţi aceşti specialişti sunt pregătiţi pentru provocările secolului XXI, în cadrul Facultăţii de Ingineria Materialelor şi a Mediului, cea mai bună facultate din ţară în domeniul Ingineriei Materialelor, conform clasificării Asociaţiei Universităţilor Europene.

Metalele sunt caracterizate de maleabilitate, ductilitate, conductivitate electrică şi termică ridicată, suprafaţa lucioasă a acestora reflectând lumina. Sunt caracterizate de o legătură metalică între atomi, ceea ce permite ca electronii de valenţă să fie partajaţi de tot corpul metalic. Astfel, datorită electronilor care se pot deplasa prin reţeau cristalină, aceştia determină proprietăţile excelente de conductivitate termică şi electrică specifice metalelor.

Uzual, metalele şi aliajele acestora au o structură cristalină, ceea ce reprezintă elementul cheie pentru a asigura caracteristicile de rezistenţă necesare în aplicaţiile amintite. De exemplu structura metalică a avioanelor se deformează elastic la viteze şi altitudini ridicate, la fel structura de rezistenţă a submarinelor care se deformează o dată cu creşterea adâncimii de imersie sau zgârie norii care se unduiesc sub influenţa vântului. În aceste exemple este ilustrată capacitatea metalelor de a se deforma elastic sub sarcină şi de a oferi rezistenţa necesară pentru ca structura metalică să facă faţă solicitărilor foarte mari.

Mai recent, aplicaţiile în domeniul nanotehnologiilor au revoluţionat modul nostru de a privi aceste metale şi cum pot schimba fundamental tot ce se credea la un moment dat că este posibil. Aplicaţii care par desprinse din lumea SF astăzi sunt transformate în realitate cu ajutorul specialiştilor din domeniul ingineriei materialelor. La scară nanometrică, electronii manifestă ca şi fotonii un caracter ondulatoriu, materialele metalice căpătând proprietăţi complet diferite faţă de cele cunoscute la nivel macroscopic. De exemplu particulele de argint sunt galbene, iar cele din aur sunt roşiatic închis. Aceste noi proprietăţi optice sunt interesante în tehnologiile IT şi de comunicaţii.

Material realizat de S.L. dr.ing. Bodea Marius

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *