Oro e Titanio per un nuovo materiale altamente duro e resistente.

L'industria, la scienza e la medicina sono sempre alla ricerca di materiali con capacità strutturali particolari per adattarli alle proprie necessità. Il metallo più duro e resistente sino ad ora molto utilizzato nell'industria è il Titanio.

Questo materiale infatti ha ottime caratteristiche di durezza e leggerezza che lo rendono un materiale ottimale per l'utilizzo del metallo in applicazioni aerospaziali dove la resistenza unita ad una buona leggerezza rende questo materiale ottimale. Ma non solo. Il titanio, allo stato puro, viene utilizzato anche per costruire le protesi ossee umane poiché, oltre alle caratteristiche di durezza e leggerezza necessarie, questo metallo, ha anche notevoli doti di biocompatibilità, ovvero è in grado di resistere bene all'attacco delle varie molecole biologiche presenti all'interno del corpo umano e la capacità di incrementare l'aderenza della nuova formazione ossea, dovuta alla sua ruvidezza superficiale, oltreché non interagire biologicamente con i processi chimici naturali, il che lo rende sicuro nell'utilizzo medico.

Tuttavia il Titanio puro non è abbastanza duro per un gran numero di applicazioni mediche, da qui la necessità dello sviluppo di una lega metallica superiore. In passato ricercatori e industrie hanno provato a formare delle nuove leghe di titanio utilizzando il rame o l'argento, tuttavia queste leghe non mantenevano la leggerezza tipica del titanio richieste dalle varie applicazioni e ne diminuivano sensibilmente la biocompatibilità.

Le due ricercatrici alle prese con l'analisi del nuovo materiale

Uno studio approfondito condotto da E. Svanidze della Rice University di Huston (Texas) insieme a T. Besara del Florida State University della Florida e ad altri autori, sta svelando le interessanti capacità della lega Titanio-Oro. Questa particolare lega, che raggiunge il massimo della durezza con una proporzione di una parte di oro e tre di titanio, ha caratteristiche nettamente superiori a puro titanio pur mantenendone le caratteristiche di leggerezza e biocompatibilità.

Per questa specifica composizione si riesce a raggiungere una durezza che va da tre a quattro vole superiore alla durezza del titanio puro. Un risultato eccellente tanto più che mantiene le caratteristiche di leggerezza e di biocompatibilità del titanio puro il che rende questa lega un ottimo materiale composito adatto ad un elevato numero di applicazioni, soprattutto mediche, presenti e future.

Studi ed analisi sulla struttura cristallina della nuova lega.

I ricercatori narrano della loro esperienza con questo materiale, una volta fusi i due metalli in una fornace ad alta temperatura ( il titanio fonde ad una temperatura superiore ai 1600 °C ), colano fusione in un particolare modo che produce tante piccole sfere di lega dopo di che hanno provato a frantumarle per ridurle di dimensione, ma senza successo. Sorpresi dalla particolare durezza di questo materiale hanno provato a frantumare questa lega tramite un pestello con superficie di diamante ( il materiale più duro nell'universo ) ma anche stavolta senza successo. Esperimento che, di fatto, rende virtualmente impossibile questa lega da frantumare.

Una spiegazione completa e definitiva di come questa lega funzioni non è ancora disponibile, tuttavia, analisi effettuate tramite spettroscopia a raggi x, hanno evidenziato una forma particolare della disposizione cristallina degli atomi dei due metalli. La disposizione cubica degli atomi in questa lega gli regala le caratteristiche eccezionali che abbiamo citato.

Analisi al microscopio della struttura di diverse leghe a confronto

Vanno però fatte alcune considerazioni in merito ai costi effettivi della nuova lega, implementare un metallo prezioso all'interno di una lega in una proporzione di 1 a 3 ( 8 carati effettivi d'oro ) la rende bersaglio di interessi economici importanti; inoltre bisogna considerare anche la rarità, sempre maggiore, del metallo Titanio che rende ancora più costosa la lega.

Vogliamo augurarci un uso attento e veramente utile di questa lega per  evitare speculazioni e interessi economici che prevalicano le necessità mediche e tecnologiche.