PROPRIETA' MECCANICHE DI VETRI P-Zn-Pb

Come noto il vetro è un materiale fragile che si distingue da calcestruzzo e dai ceramici classificati come "quasi-fragili", il che significa che una volta fratturati i due lembi della fessura continuano a trasmettersi forze interne, cosiddette coesive, di entità decrescente al crescere della distanza relativa fra i lembi. Nei materiali fragili l'intensità delle forze coesive decade rapidamente non appena i lembi della fessura tendono ad aprirsi.
La sperimentazione e la modellazione dei materiali quasi-fragili è abbastanza indagata in letteratura, la duttilità dovuta alle forze coesive consente di effettuare prove di flessione in controllo di apertura di cricca permettendo così una caratterizzazione delle principali caratteristiche meccaniche.
Nei materiali fragili la formazione di una cricca risulta un evento catastrofico e questo comporta una enorme difficoltà nel controllo dell'apertura della fessura che richiede quindi apparecchiature con grande sensibilità e con tempi di risposta ridottissimi.

Il lavoro di ricerca in questo campo, inserito in un progetto a lungo termine, è volto alla caratterizzazione delle proprietà meccaniche del vetro, in particolare il comportamento alla frattura al fine di qualificarlo come materiale strutturale autonomo. L'obbiettivo è di conferire al vetro una morfologia microstrutturale che ne possa modificare le proprietà meccaniche in modo tale da renderle il più possibile simili a quelle dei materiali quasi-fragili.

Una possibilità consiste nella sintesi di vetri parzialmente cristallizzati. Tramite processi termici è infatti possibile ottenere la formazione di granuli cristallini sparsi in una matrice vetrosa amorfa. Tali granuli, in genere più robusti della matrice, possono arrestare la formazione di fessure passanti al pari di quello che accade nei conglomerati (calcestruzzo).
L'effetto "ponte" (bridging) del granulo può unire i due lembi della fessura al pari di una fibra anche dopo la frattura della matrice.
Una tecnologia equivalente è data dall'introduzione di granuli di silice in vetri bassofondenti a granulometria definita, anche in questo caso ci si aspetta un effetto simile a quello nel calcestruzzo.

REFERENCES

Montenero, A.; Aielli, M.; Gnappi, G.; Lorenzi, A.; Sglavo, V. M.; Carfagni, G. Royer. Mechanical properties of PbO-ZnO-P2O5 glasses. Physics and Chemistry of Glasses (2005), 46(5), 538-543.