Carbonio & kevlar

·        La fibra composita è nata essenzialmente per le applicazioni aeronautiche ma poi si è diffusa in tantissimi campi. Per l’attrezzatura subacquea costituisce una vera rivoluzione: le prestazioni ottenibili da pale strutturate con questo componente sono ai vertici della tecnica apneistica e non hanno paragoni. Negli anni a seguire, sicuramente, lo sviluppo di questo settore sofisticatissimo occuperà la vetrina internazionale, con tante sorprese e novità, meritevoli di lode. Non ci addentreremo molto nel mondo della chimica e della meccanica più futuristica, al fine di non distrarci troppo, ma qualche nozioncina spiccia e stringata siamo in grado di proporla. I primi studi e conseguenti brevetti sui compositi furono depositati nel 1916, in America; le fibre di vetro nacquero nella seconda metà degli anni 40, quelle di carbonio e Kevlar alla fine degli anni ‘60. I materiali compositi, per definizione, sono costituti da una matrice, che può essere di natura plastica, metallica o ceramica (a secondo della temperatura e del campo d’impiego), a cui sono incorporate fibre lunghe o semplici particelle corte, di rinforzo aggiuntivo. 

La “base” ha il compito di ripartire tra le fibre e sopportare i carichi e gli impatti esterni applicati, le abrasioni, l’aggressione dell’umidità, lo scivolamento tangenziale delle stesse fibre, la divisione dell’amalgama, ecc. Nel nostro specifico, la matrice plastica è una resina epossidica termoindurente (polimero lineare ottenuto per reazione tra l’epicloredina e un composto poliossidrico, il bisfenolo A) e cioè che solidifica con il calore, in presenza di speciali catalizzatori.

     Le fibre lunghe, interessanti gli articoli di pesca subacquea in oggetto, si presentano sotto forma di tessuti, nastri, e possono essere anche ordite con materiali dissimili tra loro. In linea generale, la principale prerogativa delle fibre consiste nelle elevatissime caratteristiche meccaniche, come il carico di rottura a trazione, la rigidità, il modulo di elasticità, la resistenza al taglio, che si mediano, sostanzialmente, alle qualità del supporto in cui sono “annegate”. Oltre a queste peculiarità citiamo la bassa densità (il peso), la resistenza alla corrosione, alle vibrazioni, la scarsa dilatazione termica. Interessante da segnalare è una particolarità cruciale: molti materiali compositi sono anisotropi, ossia a secondo della disposizione longitudinale o perpendicolare delle fibre, offrono risultati prestazionali differenti. Uno di questi è la fibra di carbonio (grafite), l’elemento principe utilizzato nella costruzione delle pinne lunghe esoteriche, che presenta tutte le qualità sopra enunciate, più il fatto che ha una minima dispersione d’energia (ciclo d’isteresi minimo). Come nasce il carbonio? Materiali organici, quali il nylon, il rayon, il poliacrilonitrile, possiedono tre note essenziali per originare, dopo un passaggio sotto arco voltaico a 3000 C°, un microscopico e prezioso filino nero di carbonio: si trasformano chimicamente prima di fondere, hanno un alto contenuto di atomi di carbonio, rivelano un basso contenuto di atomi d’ossigeno molecolare. Una sezione di mezzo millimetro è costituita da circa 3000 filamenti. La pala confezionata con il composito in carbonio nasce dopo una lunga gestazione. Il tessuto ordito per traverso o il filato unidirezionale (fibre lunghe disposte in un’unica direzione di lavoro), è collocato nello stampo e orientato, secondo il progetto del costruttore, in svariate disposizioni e soluzioni progettuali; in un secondo tempo la resina epossidica viene catalizzata e fluidificata per mezzo del diluente, in modo da impregnare perfettamente le trame. Una volta che il manufatto è preparato a puntino si colloca in forno per l’indurimento e la stabilizzazione del composito. Per circa tre ore e mezza cuoce a 120 gradi, gravato da una pressione compattatrice di qualche atmosfera. Terminata l’operazione si estraggono le pale e si rifiniscono a mano, una per una. Quali i numeri e le doti vincenti? Elasticità e memoria di ritorno straordinarie, peso piuma di circa 310 grammi per 77 centimetri di larghezza, performance subacquee uniche.  

  Emanuele Zara & Lucia Notarangelo