08 - I MATERIALI

  #08 - I materiali



I materiali piezoelettrici di più comune applicazione negli accelerometri odierni sono di tipo ceramico come il titanato di bario (BaTiO3) o il titanato zirconato di piombo. Ricordiamo che la funzione essenziale di deformazione con conseguente segnale elettrico è dovuta proprio al materiale piezoelettrico, perciò di importanza rilevante. 


Le masse e le altre parti che si collegano ad una base sono tipicamente realizzate in acciaio inossidabile per permettere la sua applicazione anche in campi e ambienti tipicamente aggressivi (es. nautica e industria aerospaziale). L'acciaio inox è caratterizzato da una maggior resistenza alla ossidazione e alla corrosione rispetto ai cosiddetti "acciai al carbonio" (o comune acciaio non legato). Ciò è dovuto principalmente alla quasi assenza di carbonio 1,2%, ed alla presenza del cromo, nella lega, in grado di passivarsi e cioè di ricoprirsi di uno strato sottile e aderente di ossidi, praticamente invisibile dello spessore pari a pochi strati atomici (dell'ordine dei 0,3–5 nm), che protegge superficialmente il metallo o la lega sottostante, dall'azione dell'ossigeno e degli agenti chimici esterni.

titanato zirconato di piombo

link
titanato di bario


Esistono anche gli accelerometri a circuito integrato che sono fatti principalmente da fogli di Silicio (Si) e da altri materiali semiconduttori come anche il Germanio (Ge).

Note e commenti

I materiali semiconduttori si sono sviluppati soprattutto nella prima metà del Novecento insieme alla rivoluzione informatica e elettronica. I primi modelli di accelerometri erano fatti in materiali metallici come l'acciaio. Successivamente con l'applicazione di questi strumenti anche su apparecchi di piccole dimensioni (es. smartphone) si è dovuta studiare una metodologia di progetto più efficiente e meno ingombrante. Per tale motivo si è passati ai circuiti integrati, ovvero fogli di silicio e altri semiconduttori caratterizzati da dei "piedini" metallici in grado di collegarsi sull'elettronica dello strumento base. Fondamentale è stato lo sviluppo di materiali semiconduttori per favorire l'applicazione dell'accelerometro su dispositivi mobili. 

Tali materiali sono detti semiconduttori in quanto possono assumere una resistività superiore a quella dei conduttori e inferiore a quella degli isolanti; la resistività dipende in modo diretto dalla temperatura.

Bibliografia e riferimenti:

https://it.wikipedia.org/wiki/Semiconduttore

https://www.treccani.it/enciclopedia/la-grande-scienza-semiconduttori_%28Storia-della-Scienza%29/

https://it.wikipedia.org/wiki/Acciaio_inossidabile

https://it.omega.com/prodinfo/accelerometro.html

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