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In questa domenica estiva vorrei parlare dei materiali che compongono uno smartphone e dipanare la matassa dei diversi tipi di materiali esistenti a questo scopo.

Come tutti sappiamo, oggi, i materiali utilizzati per realizzare “l’involucro” dei nostri smartphone e tablet è essenzialmente di tre tipi: vetro, alluminio e policarbonato.

Tre differenti materiali con diverse caratteristiche fisico-chimiche che li rendono adatti a diversi usi, non solo in ambito mobile, come ben sappiamo. Cercherò di spiegare queste caratteristiche senza entrare troppo in dettagli tecnici, almeno spero, per capire quale dei tre è quello più adatto allo scopo e fornirvi, quindi, maggiori informazioni per quando dovrete acquistare un nuovo device.

Il policarbonato.

Il policarbonato è una macromolecola, cioè una molecola ad elevato peso molecolare, costituita da un grande numero di gruppi molecolari uguali (polimero). È caratterizzato da diverse proprietà meccaniche, quali allungamento, carico a rottura, resistenza all’urto e alla flessione, proprietà che differiscono in base al peso molecolare del policarbonato. Di fondamentale importanza ai fini delle applicazioni del policarbonato è la sua elevata tenacità. La tenacità è forse la caratteristica meccanica più importante in quanto è la capacità del materiale di assorbire energia, in pratica è la capacità di deformazione, e quindi di assorbimento, del materiale in seguito ad un urto.

policarbonato

Il policarbonato è sensibile all’intaglio, con conseguente riduzione della resistenza a fatica (capacità di resistere ad uno sforzo continuo prima di arrivare alla rottura). Per concludere, altra caratteristica del policarbonato è quella di assorbire il calore, resiste a temperature fino ai 150°C .

Il policarbonato per le sue grandi caratteristiche viene utilizzato in diverse applicazioni.

  • nell’ottica per le lenti degli occhiali e degli obiettivi delle macchine fotografiche,
  • come supporto per la registrazione ottica di informazioni digitali: CD, DVD, Blu-ray e la carta a memoria ottica,
  • in elettronica, come isolante per condensatori ad alta capacità e elevata tensione di lavoro,
  • nell’assemblaggio dei telefoni mobili, cellulari, smartphone, come componente fondamentale dell’involucro esterno, poco soggetto a deterioramento per caduta, escoriazione ecc…
  • nel settore dei trasporti, per i caschi e per le coperture dei fanali,
  • nell’edilizia, al posto dei vetri, come lastra spessa o lastra alveolare,
  • nel settore militare: giubbotti antiproiettile e scudi antisommossa,
  • nel settore dell’aeronautica, per i tettucci e gli oblò dei moderni aeroplani,
  • nell’illuminazione elettrica, per i trasparenti (plafoniere, globi stradali ecc.).

Nel campo medico il policarbonato ha trovato largo impiego: la possibilità di sterilizzare in autoclave (poiché Tg=150 °C), o mediante raggi gamma alcuni composti a base di PC ne ha permesso l’utilizzo nelle apparecchiature per l’emodialisi artificiale e per la cardiochirurgia, per la prima infanzia e le cure domiciliari (biberon, aerosol, incubatrici).

Nell’edilizia civile ed industriale i pannelli in policarbonato, grazie alla loro leggerezza, luminosità, resistenza e versatilità, vengono utilizzati per realizzare coperture e finestrature.

Fonte Wikipedia

Il vetro.

In chimica il vetro è un materiale che si ottiene dalla solidificazione, lenta, di un liquido. La lentezza della solidificazione fa si che non si generino cristalli (il cristallo è un tipo di legame chimico) creando così un solido amorfo.

La maggior parte degli utilizzi del vetro derivano dalla sua trasparenza, dalla sua inalterabilità chimica e dalla sua versatilità: infatti, grazie all’aggiunta di determinati elementi, è possibile creare vetri con differenti colorazioni e proprietà chimico-fisiche.

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Il vetro è un materiale duro, non si deforma in seguito ad un urto, inerte dal punto di vista chimico e biologico, e presenta una superficie molto liscia, ma è anche fragile e tende a rompersi in frammenti taglienti. Questi svantaggi possono essere ovviati (in parte o interamente) con l’aggiunta di altri elementi chimici o per mezzo di trattamenti termici. L’aggiunta di elementi chimici, però, ne aumenta il peso e quindi non è il caso del vetro utilizzato per gli smartphone.

Una delle caratteristiche più evidenti del vetro ordinario è la trasparenza alla luce visibile. La trasparenza è una delle proprietà che lo rendono il materiale più adatto all’utilizzo nel campo dell’ottica. Il vetro può essere prodotto in forma così pura da permettere il passaggio della luce nella regione dell’infrarosso per centinaia di chilometri nelle fibre ottiche.

Dallo studio dei materiali compositi è stato possibile utilizzarlo anche nell’edilizia come rinforzo nel cemento, armato con la fibra di vetro. Il vetro è molto utilizzato anche grazie alla facilità con cui può essere lavorato e trasformato in diverse forme rimanendo altamente economico.

L’alluminio.

L’alluminio è un materiale metallico dalle grandi doti di duttilità (capacità di deformarsi sotto un carico prima di arrivare alla rottura) leggerezza,  morbidezza e resistenza all’ossidazione, dovuta alla formazione di un sottilissimo strato di ossido che impedisce all’ossigeno di corrodere il metallo sottostante.

lattine-alluminio

Grazie a queste doti viene impiegato molto nell’industria aeronautica, in genere sotto forma di leghe a base di alluminio, anche se la tendenza degli ultimi anni, e di quelli a venire, è di utilizzare materiali compositi.

L’alluminio è un metallo leggero ma resistente che presenta diverse proprietà:

  • basso peso specifico, pari a circa un terzo di quello dell’acciaio o delle leghe di rame;
  • alta conducibilità termica ed elettrica;
  • elevata plasticità;
  • eccellente duttilità e malleabilità;
  • basso potere radiante;
  • difficile saldabilità.

Sono molte altre le caratteristiche soprattutto se utilizzato in leghe in cui entrano in gioco anche gli altri metalli che formano la lega.

Pur essendo molto diffuso l’alluminio non è molto economico, a livello industriale, in quanto prima di poter essere lavorato va estratto dalla bauxite. La sua diffusione è seconda solo al ferro e viene impiegato praticamente in ogni settore dell’economia. Vediamo solo alcuni dei molteplici campi di impiego dell’alluminio.

  • Trasporti (in quasi ogni tipo di mezzo di trasporto)
  • Imballaggio (lattine, pellicola d’alluminio, ecc.)
  • Costruzioni (finestre, porte, strutture per facciate continue, rivestimenti metallici, in lamiera scatolata alla pressopiegatrice ecc.)
  • Beni di consumo durevoli (elettrodomestici, attrezzi da cucina, ecc.)
  • Linee elettriche
  • Macchinari.
  • Ottiche, quali cannocchiali e binocoli portatili.
  • Armi da sparo e parti di esse. Fusti, carcasse, telai, componenti di scatto, mira, calciature, basi e anelli per sistemi di puntamento e mira, ecc. Utilizzato ove possibile per il peso ridotto e la resistenza agli agenti atmosferici, oggi è in parte soppiantato da materiali plastici e compositi.
  • Bossoli e proiettili per munizioni. Poco utilizzati e diffusi

Fonte Wikipedia

Tra i tre materiali presi in considerazione, utilizzati per la realizzazione degli smartphone, il più pesante è sicuramente l’alluminio e quello che trasmette di più il calore. Il più fragile ed economico è il vetro anche se con l’aggiunta di additivi si può renderlo più resistente ma, come tutti sappiamo, una sua caduta può comportare seri danni, il vetro, poi, si graffia facilmente. Il policarbonato è quello più resistente agli urti e che assorbe meglio il calore e anche quello meno soggetto a danni derivanti dall’usura. A mie spese ho verificato quanto l’alluminio presenti antiestetici danni derivanti dal semplice utilizzo, in pratica l’alluminio del mio tablet si è corroso solo per tenerlo in mano e non ha ancora un anno di vita.

Concludo dicendo che di ogni tipo di materiale si possono realizzare differenti qualità, il policarbonato può essere di qualità migliore o peggiore come è il caso del Samsung Galaxy S2 e del Galaxy Note II in cui il primo ha una qualità dei materiali nettamente superiore rispetto al secondo pur essendo entrambi in policarbonato.

Spero di non essere stato troppo tecnico e di non avervi confuso ulteriormente le idee sulle caratteristiche di questi tre materiali molto diffusi. Come avrete letto dai nostri articoli le aziende stanno studiando anche altri materiali come quelli compositi, studiati da Samsung, e il legno con i nuovi Motorola.