AndreaCola
New member
Buongiorno a tutti. Dopo la chiusura dell'altro post, riporto qui lo spin-off di quella discussione. Perché mi interessa e spero che interessi ad alcuni visto che era emersa per dopo uno scambio vivace tra alcuni utenti.
Riporto interamente dall'altro topic l'ultima parte dell'ultimo post, che avevo scritto con attenzione e dedicandoci una mezz'oretta
...
Premetto che non sono un diretto esperto di materiali, ma sono un ingegnere- ricercatore nel campo della dinamica e controllo. Tuttavia, per forza di cose, date le caratteristiche del mio settore, sono coinvolto spesso nell'analisi di strutture innovative, leggere, con materiali innovativi. E, tra l'altro, il grafene (era l'argomento principe dell'altra discussione) è all'avanguardia anche per noi, essendo lo spazio un settore alla ricerca di nuove tecnologie, ma sempre reazionario e reticente nell'applicarle (affidabilità).
Aggiungo che potrò solo dare una breve spiegazione delle tecnologie sopracitate, ipotizzando il motivo di applicazione nello sci. Ma non essendo un esperto di tecnologia applicata agli sci mi astengo dal dire cose di cui non ho competenza.
Questi post serve per capire se queste tecnologie servono veramente in campo sciistico, ma considerando bene e seriamente la loro natura scientifica e non il sentito dire.
-KERS: Il kers utilizza una tecnologia, nata e estremamente utilizzata in ambito aerospaziale. All'inizio sviluppata per il controllo vibrazionale delle pale dei rotori degli elicotteri e poi anche al controllo attivo di strutture molto estese in ambito spaziale. In pratica rientra nel segmento delle smart structures (molto esteso e non solo limitato a questa tecnologia). La tecnologie è basata su materiali piezoelettrici che hanno la naturale caratteristica di convertire un'energia meccanica in elettrica e viceversa. Ad una deformazione del reticolo cristallino corrisponde una differenza di potenziale elettrico. È un effetto reversibile e pertanto può essere usato per generare "corrente" sollecitando meccanicamente il materiale (eq. quarzo degli orologi) o creare una deformazione meccanica applicando una differenza di potenziale (DDP) ai capi del materiale. La stessa può essere ovviamente generata e modulata in frequenza (vibrazioni). Nel caso del kers/chip head non so che materiale piezoelettrico usino (il materiale proprio) e che configurazione abbia (se fibra, laminato o altro). In pratica comunque, creano dei fogli di materiale composito "additivato" con piezoelettrici (es. matrice termoplastica+fibra di vetro+piezoelettrico (BaTiO3) o matrice termoplastica+fibra di carbonio+piezoelettrico se serve che ci sia anche una rigidezza strutturale) e li attaccano in delle parti dello sci (credo coda per il kers e spatola per il chip). Il tutto lo collegano ad un chip (circuito elettronico) che differenzia il kers dal chip di head chip. Perché è lui che gestisce la corrente generata e la controlla per ottenere le proprietà desiderate. Nel kers è in pratica un circuito rlc (nel dettaglio non so bene se sia vero rlc o integrato su transistor chip e più complesso) che si carica e scarica. Quando la curva è in azione la deformazione delle fibre piezoelettriche genera DDP che viene immagazzinata (eccolo l'accumulatore) nel "condensatore" e quando la curva sta per finire, la tensione scende perché la deformazione diminuisce, il progetto del circuito fa in modo che il condensatore si scarichi per irrigidire le fibre con la corrente immagazzinata in precedenza. In base al progetto delle fibre piezoelettriche (disposizione e quantità) e ai tempi caratteristici del circuito si ottiene il comportamento voluto. Coda si irrigidisce e fa tipo da molla.
Nel caso del CHIP di head invece la tecnologia è la stessa ma il progetto del circuito è diverso e più complesso, ecco perché costa di più ed è meno diffuso. In quel caso il chip (li ci deve essere un vero chip con una specie di clock) agisce in frequenza e opera da filtro taglia alto (smorza le vibrazioni ad alta frequenza della spatola) e in base alla deformazione (più o meno spinta) irrigidisce più o meno la spatola in modo da ottenere il comportamento camaleontico di qui modello. Quella tecnologia di chip (proprio il circuito) arriva pari pari dal controllo attivo delle vibrazioni delle pale degli elicotteri. Ci sono migliaia di articoli scientifici a riguardo e il progetto del circuito per ottenere il comportamento voluto è tutt'altro che banale. Ha anche applicazioni in vibroacustica.
-Grafene: Il grafene è il materiale delle meraviglie. Modulo elastico (rigidezza) e carico di rottura (robustezza) di almeno un ordini di grandezza superiori ai metalli e alle fibre migliori. Il tutto con un peso ridottissimo. E quindi è ottimo per irrigidire a parità di peso o avere ottime proprietà vibrazionali, le frequenze proprie di una struttura sono proporzionali alla rigidezza sulla massa: quindi si ottengono delle frequenze altissime difficilmente eccitabili da andare in risonanza e dar fastidio. Ovviamente attualmente costa ancora molto, 1 anno fa circa 100$ al grammo, ma la tecnologia produttiva sta tendendo a portare il costo del grafene a quello della grafite. Comunque pesando 0.77milligrammi al metro quadro, male non è.
Ovviamente il grafene puro non si usa per scopi strutturati ma si usa per creare dei materiali nanostrutturati (che hanno matrice+fibre convenzionali+fogli di grafene/nanotubi di grafene/o flakes (coriandoli) di grafene). Questi materiali sono l'equivalente attuale dei materiali compositi negli anni 80/90. Un gigantesco balzo in avanti rispetto all'attuale. Aggiungendo i flakes di grafene nel composito (come dovrebbe essere il graphene di head) si ottiene un materiale composito estremamente più rigido e robusto rendendo più difficili gli scorrimenti o le rotture nella matrice (difficile si rompano le fibre). Quindi serve meno materiale (massa) per ottenere la stessa rigidezza e quindi lo sci può essere più leggero. per avere gli sci da donna leggeri o sci con frequenze proprie di vibrazione in spatola e coda più alte in modo che non entrino in risonanza. Ovviamente non servirebbe nemmeno fare tutta l'anima in graphene (troppo rigida) ma piccole patch lungo l'anima aiutano ad ottenere il giusto comportamento dinamico e non costano un enormità. Magari mettono una patch in centro lunga 40/50 cm per irrigidire il centro sci. La patch è spessa come un foglio di cartoncino (immaginate la fibra di carbonio) e additivata con un 10/15% di grafene. Ci sarà qualche milligrammo di grafene dunque. Costo ragionevole, proprietà dinamiche desiderate, marketing (perché ovviamente il marketing a loro serve, ma l'innovazione comunque va fatta anche così). Loro hanno ora un materiale in più (oltre a legno, fibra di carbonio, koroidal) da usare dentro gli sci per ottenere il comportamento desiderato e bilanciare le masse. Non è il grafene fa lo sci, ma il progettista ha una variabile in più da usare.
Negli sci da donna head ad esempio hanno ottenuto di sicuro degli sci ben strutturato che pesa 100/200 grammi in meno del super shape pari lunghezza/attacco. Serve non serve???? Questo magari è puro marketing ma comunque molti di noi (io in primis) non comprano uno sci perché ha il grafene, ma perché va bene e centra quello che vogliono. Se head ci riesce usando anche questo materiale ben venga.
-Liquid Metal: Trattasi semplicemente di metallo amorfo, cioè senza struttura cristallina. In pratica le molecole di metallo non si dispongono in regola come nei metalli convenzionali, ma ad cazzum come nel vetro o nei fluidi. Vantaggi: numerose rotture nei metalli partono da cricche, scorrimenti e difetti sulla scala del reticolo cristallino. Il liquid metal si rompe pertanto sotto sforzo maggiore, più robusto a rottura ultima, ma non a deformazione plastica permanente (si piega senza rompersi), e non soffre di corrosione intercristallina. Per quanto ne sapevo io (questo non è un materiale di uso aerospaziale per altri tipi di problemi che non sto qui a spiegare) questo materiale era molto elastico e resistente a corrosione e usura, ma soffriva di deformazione plastica facilmente, quindi a seguito di urti si deformava irreversibilmente, rendendolo inutilizzabile praticamente. Quindi anche li potrebbero aver usato quel materiale come materiale strutturale con migliori caratteristiche specifiche di elasticità a parità peso, ma poi si "rompeva" con l'uso normale e quindi è stato abbandonato.
Spero sia tutto chiaro, perché a questo punto voglio imparare meglio io come conciliare tutte queste features con lo sci. Quindi ora, utili veramente?
Riporto interamente dall'altro topic l'ultima parte dell'ultimo post, che avevo scritto con attenzione e dedicandoci una mezz'oretta
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Premetto che non sono un diretto esperto di materiali, ma sono un ingegnere- ricercatore nel campo della dinamica e controllo. Tuttavia, per forza di cose, date le caratteristiche del mio settore, sono coinvolto spesso nell'analisi di strutture innovative, leggere, con materiali innovativi. E, tra l'altro, il grafene (era l'argomento principe dell'altra discussione) è all'avanguardia anche per noi, essendo lo spazio un settore alla ricerca di nuove tecnologie, ma sempre reazionario e reticente nell'applicarle (affidabilità).
Aggiungo che potrò solo dare una breve spiegazione delle tecnologie sopracitate, ipotizzando il motivo di applicazione nello sci. Ma non essendo un esperto di tecnologia applicata agli sci mi astengo dal dire cose di cui non ho competenza.
Questi post serve per capire se queste tecnologie servono veramente in campo sciistico, ma considerando bene e seriamente la loro natura scientifica e non il sentito dire.
-KERS: Il kers utilizza una tecnologia, nata e estremamente utilizzata in ambito aerospaziale. All'inizio sviluppata per il controllo vibrazionale delle pale dei rotori degli elicotteri e poi anche al controllo attivo di strutture molto estese in ambito spaziale. In pratica rientra nel segmento delle smart structures (molto esteso e non solo limitato a questa tecnologia). La tecnologie è basata su materiali piezoelettrici che hanno la naturale caratteristica di convertire un'energia meccanica in elettrica e viceversa. Ad una deformazione del reticolo cristallino corrisponde una differenza di potenziale elettrico. È un effetto reversibile e pertanto può essere usato per generare "corrente" sollecitando meccanicamente il materiale (eq. quarzo degli orologi) o creare una deformazione meccanica applicando una differenza di potenziale (DDP) ai capi del materiale. La stessa può essere ovviamente generata e modulata in frequenza (vibrazioni). Nel caso del kers/chip head non so che materiale piezoelettrico usino (il materiale proprio) e che configurazione abbia (se fibra, laminato o altro). In pratica comunque, creano dei fogli di materiale composito "additivato" con piezoelettrici (es. matrice termoplastica+fibra di vetro+piezoelettrico (BaTiO3) o matrice termoplastica+fibra di carbonio+piezoelettrico se serve che ci sia anche una rigidezza strutturale) e li attaccano in delle parti dello sci (credo coda per il kers e spatola per il chip). Il tutto lo collegano ad un chip (circuito elettronico) che differenzia il kers dal chip di head chip. Perché è lui che gestisce la corrente generata e la controlla per ottenere le proprietà desiderate. Nel kers è in pratica un circuito rlc (nel dettaglio non so bene se sia vero rlc o integrato su transistor chip e più complesso) che si carica e scarica. Quando la curva è in azione la deformazione delle fibre piezoelettriche genera DDP che viene immagazzinata (eccolo l'accumulatore) nel "condensatore" e quando la curva sta per finire, la tensione scende perché la deformazione diminuisce, il progetto del circuito fa in modo che il condensatore si scarichi per irrigidire le fibre con la corrente immagazzinata in precedenza. In base al progetto delle fibre piezoelettriche (disposizione e quantità) e ai tempi caratteristici del circuito si ottiene il comportamento voluto. Coda si irrigidisce e fa tipo da molla.
Nel caso del CHIP di head invece la tecnologia è la stessa ma il progetto del circuito è diverso e più complesso, ecco perché costa di più ed è meno diffuso. In quel caso il chip (li ci deve essere un vero chip con una specie di clock) agisce in frequenza e opera da filtro taglia alto (smorza le vibrazioni ad alta frequenza della spatola) e in base alla deformazione (più o meno spinta) irrigidisce più o meno la spatola in modo da ottenere il comportamento camaleontico di qui modello. Quella tecnologia di chip (proprio il circuito) arriva pari pari dal controllo attivo delle vibrazioni delle pale degli elicotteri. Ci sono migliaia di articoli scientifici a riguardo e il progetto del circuito per ottenere il comportamento voluto è tutt'altro che banale. Ha anche applicazioni in vibroacustica.
-Grafene: Il grafene è il materiale delle meraviglie. Modulo elastico (rigidezza) e carico di rottura (robustezza) di almeno un ordini di grandezza superiori ai metalli e alle fibre migliori. Il tutto con un peso ridottissimo. E quindi è ottimo per irrigidire a parità di peso o avere ottime proprietà vibrazionali, le frequenze proprie di una struttura sono proporzionali alla rigidezza sulla massa: quindi si ottengono delle frequenze altissime difficilmente eccitabili da andare in risonanza e dar fastidio. Ovviamente attualmente costa ancora molto, 1 anno fa circa 100$ al grammo, ma la tecnologia produttiva sta tendendo a portare il costo del grafene a quello della grafite. Comunque pesando 0.77milligrammi al metro quadro, male non è.
Ovviamente il grafene puro non si usa per scopi strutturati ma si usa per creare dei materiali nanostrutturati (che hanno matrice+fibre convenzionali+fogli di grafene/nanotubi di grafene/o flakes (coriandoli) di grafene). Questi materiali sono l'equivalente attuale dei materiali compositi negli anni 80/90. Un gigantesco balzo in avanti rispetto all'attuale. Aggiungendo i flakes di grafene nel composito (come dovrebbe essere il graphene di head) si ottiene un materiale composito estremamente più rigido e robusto rendendo più difficili gli scorrimenti o le rotture nella matrice (difficile si rompano le fibre). Quindi serve meno materiale (massa) per ottenere la stessa rigidezza e quindi lo sci può essere più leggero. per avere gli sci da donna leggeri o sci con frequenze proprie di vibrazione in spatola e coda più alte in modo che non entrino in risonanza. Ovviamente non servirebbe nemmeno fare tutta l'anima in graphene (troppo rigida) ma piccole patch lungo l'anima aiutano ad ottenere il giusto comportamento dinamico e non costano un enormità. Magari mettono una patch in centro lunga 40/50 cm per irrigidire il centro sci. La patch è spessa come un foglio di cartoncino (immaginate la fibra di carbonio) e additivata con un 10/15% di grafene. Ci sarà qualche milligrammo di grafene dunque. Costo ragionevole, proprietà dinamiche desiderate, marketing (perché ovviamente il marketing a loro serve, ma l'innovazione comunque va fatta anche così). Loro hanno ora un materiale in più (oltre a legno, fibra di carbonio, koroidal) da usare dentro gli sci per ottenere il comportamento desiderato e bilanciare le masse. Non è il grafene fa lo sci, ma il progettista ha una variabile in più da usare.
Negli sci da donna head ad esempio hanno ottenuto di sicuro degli sci ben strutturato che pesa 100/200 grammi in meno del super shape pari lunghezza/attacco. Serve non serve???? Questo magari è puro marketing ma comunque molti di noi (io in primis) non comprano uno sci perché ha il grafene, ma perché va bene e centra quello che vogliono. Se head ci riesce usando anche questo materiale ben venga.
-Liquid Metal: Trattasi semplicemente di metallo amorfo, cioè senza struttura cristallina. In pratica le molecole di metallo non si dispongono in regola come nei metalli convenzionali, ma ad cazzum come nel vetro o nei fluidi. Vantaggi: numerose rotture nei metalli partono da cricche, scorrimenti e difetti sulla scala del reticolo cristallino. Il liquid metal si rompe pertanto sotto sforzo maggiore, più robusto a rottura ultima, ma non a deformazione plastica permanente (si piega senza rompersi), e non soffre di corrosione intercristallina. Per quanto ne sapevo io (questo non è un materiale di uso aerospaziale per altri tipi di problemi che non sto qui a spiegare) questo materiale era molto elastico e resistente a corrosione e usura, ma soffriva di deformazione plastica facilmente, quindi a seguito di urti si deformava irreversibilmente, rendendolo inutilizzabile praticamente. Quindi anche li potrebbero aver usato quel materiale come materiale strutturale con migliori caratteristiche specifiche di elasticità a parità peso, ma poi si "rompeva" con l'uso normale e quindi è stato abbandonato.
Spero sia tutto chiaro, perché a questo punto voglio imparare meglio io come conciliare tutte queste features con lo sci. Quindi ora, utili veramente?
