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L\'alluminio anodizzato: il segreto dei resistenti computer e iPod di Apple EngineerGuy Serie n.4
Adoro il design \"unibody\" che Apple usa nei suoi computer portatili.
Sono fatti di alluminio o titanio processato
per ottenere un aspetto raffinato e levigato con una superficie resistente.
Viene utilizzato un processo simile anche per gli iPod.
La scocca di alluminio colorata sembra essere stata verniciata, ma in realtà in superficie c\'è solo uno strato di
ossido di alluminio creato nell\'alluminio, con del colore catturato all\'interno.
La cosa davvero strana è che questi strati si ottengono
attraverso una corrosione altamente controllata. In altre parole: ruggine.
Ogni pezzo di alluminio sviluppa un rivestimento ermetico all\'aria sulla propria superficie,
quasi come viene a contatto con essa.
Sebbene siamo soliti pensare alla corrosione come qualcosa che distrugge,
se usata in modo creativo può essere incredibilmente utile,
come visto nei prodotti Apple.
Per creare il rivestimento utilizzato in questi prodotti,
si stimola elettrochimicamente la crescita dello strato di ossido.
Ve lo dimostro con un pezzo di titanio.
Ho messo una barra di titanio in questa soluzione,
collegata a un\'alimentazione elettrica.
Non fatelo a casa: potrebbe esservi fatale.
Adesso osservate cosa succede mentre applico la tensione...
Si vedono delle bollicine che si staccano dagli elettrodi.
A mano a mano che aumento la tensione il colore del titanio cambia.
Questo processo è chiamato anodizzazione; ecco cosa succede...
Sto facendo crescere uno strato di diossido di titanio.
Uno strato naturale molto sottile è già presente,
ma come ne aumento lo spessore potete osservare che cambia anche il colore.
Se osserviamo la striscia che ho creato di lato
ed ingigantiamo la scala
possiamo osservare che ciascun colore corrisponde
a uno strato di ossido di diversa profondità.
Il colore deriva dall\'interferenza tra i raggi luminosi
che rimbalzano dalla superficie del titanio in fondo
all\'ossido trasparente e quelli che sono riflessi in superficie.
Lo spessore dello strato definisce l\'interferenza di questi due raggi.
Per ciascuno spessore dello strato di ossido, due onde di un colore specifico
sono esattamente fuori fase di mezza lunghezza d\'onda e
ricombinandosi in superficie si annullano.
Quindi, se la luce è bianca, il colore visibile
sarà il suo complementare.
L\'anodizzazione del titanio è affascinante, ma è di gran lunga più importante per l\'alluminio,
poiché il rivestimento può essere fatto diventare più spesso, resistente e protettivo.
Per ottenere colori vividi, tingiamo l\'alluminio
e ne sigilliamo la superficie per catturare il colore all\'interno.
L\'anodizzazione dell\'alluminio inizia più o meno allo stesso modo che per il titanio.
Utilizzando l\'alluminio come elettrodo positivo, prima si fa passare
una corrente sufficiente a far crescere un sottile strato \"barriera\"
analogo a quello che si forma naturalmente.
Quindi, con il procedere l\'anodizzazione, la corrente spinge
questa barriera sempre più in fondo nell\'alluminio, convertendo
l\'alluminio soprastante in uno strato di ossido molto poroso.
Non si tratta di sovrapporre uno strato, bensì di una reazione
che consuma e converte l\'alluminio. Questo è uno dei motivi
per cui è efficace nel prevenire la corrosione.
I pori in questo strato conferiscono all\'alluminio una caratteristica unica
importantissima per un dispositivo destinato ai consumatori:
la possibilità di essere colorato.
I pori formatisi sulla superficie hanno un motivo a nido d\'ape.
Dentro a questi strati è possibile inserire qualsiasi colore.
Una volta riempiti i pori di colore, lo strato viene sigillato
bollendo all\'alluminio nell\'acqua.
In questo modo i pori si chiudono, bloccando il colore all\'interno per sempre:
non è possibile graffiarlo senza togliere l\'alluminio.
La robustezza deriva dalla struttura dell\'ossido,
simile alle pietre dure.
Lo zaffiro è un ossido di alluminio
con piccole tracce di ferro e di titanio per conferirgli un colore blu;
è anche la base del rubino, che ha la stessa struttura
e presenta del cromo per assorbire il blu-verde.
Entrambi i materiali sono molto duri: nove nella scala di Mohs.
In un iPod tipico si usa solo l\'anodizzazione dolce in modo che
lo strato non sia duro come una pietra, ma comunque più resistente della vernice.
Mi piace proprio anodizzare!
Il fenomeno naturale della corrosione reso pratico per oggetti di uso quotidiano.
Sono Bill Hammack, the engineer guy.
Questo video è basato su un capitolo
del libro Eight Amazing Engineering Stories.
Nei capitoli del libro sono contenute maggiori informazioni su questo argomento.