Scoprire la scienza dei metalli magici

"Il titanio, che prende il nome dal gigante Titano nella mitologia greca, è il metallo più resistente sulla terra. Probabilmente hai sentito parlare del titanio ad un certo punto della tua vita e, sebbene sia costoso per quello che è oggi, non è un metallo raro: è semplicemente costoso da estrarre e produrre.

Potresti conoscere articolazioni artificiali, mazze da golf o sottomarini in titanio, ma sapevi che il titanio si trova anche nella glassa delle torte bianche? Bene, ecco una storia interessante su questo metallo notoriamente resistente!

01Questo metallo "divino" non è stato forgiato fino al XX secolo.

Già nel 1791, un mineralogista inglese dilettante e ministro della chiesa, William Gregor, trovò della strana sabbia nera in un ruscello vicino alla città di Cornovaglia. Parte di questa sabbia nera era magnetica, e Gregor concluse che fosse ossido di ferro, ma l'altra sostanza era un mistero. Naturalmente doveva trattarsi di un altro ossido, ma all'epoca non figurava nei libri di testo della Royal Geological Society.
Polvere di ossido di titanio

Nel 1795, il chimico tedesco Martin Heinrich Klaproth riscoprì questo strano ossido e lo chiamò ossido di titanio in onore degli dei preolimpici della mitologia greca. Sebbene il titanio puro sia stato scoperto alla fine del XVIII secolo, fu solo nel 1910 che Matthew Hunt, un chimico della General Electric negli Stati Uniti, riuscì a isolarlo dal suo ossido e nel 1910 Hunt scoprì come spogliare il metallo argentato dal suo ossido ad alte temperature e pressioni in una "bomba" sigillata.

02 È il metallo più leggero e resistente sulla Terra.

Il titanio puro ha il più alto rapporto resistenza/peso di qualsiasi metallo sulla Terra. È resistente come l'acciaio, ma più leggero del 45%.
Infissi in titanio

Questo straordinario rapporto resistenza/peso ha reso il titanio e le sue leghe (miscele di titanio e altri metalli) il materiale preferito per motori e fusoliere di aerei, razzi, missili e persino veicoli spaziali. Nell'industria moderna, tutte le apparecchiature che non possono fare a meno di parti metalliche devono essere fornite con materiali quanto più resistenti e leggeri possibile.
Pale del motore in titanio

Ad esempio, l'Airbus A380, l'aereo passeggeri più grande del mondo, contiene fino a 77 tonnellate di titanio nella sua fusoliera. La maggior parte è nei suoi enormi motori. Grazie ad un'innovativa tecnica metallurgica degli anni '30 chiamata processo Knox, negli anni '40 e '50 iniziò la forgiatura commerciale del titanio. Fu utilizzato inizialmente negli aerei militari e nei sottomarini (principalmente negli Stati Uniti e in Russia) e poi, negli anni '60, negli aerei commerciali.

03 Il titanio è più resistente alla corrosione

La corrosione è un processo elettrochimico che distrugge lentamente la maggior parte dei metalli nel tempo. Quando i metalli sono esposti all'ossigeno, sia nell'aria che sott'acqua, l'ossigeno cattura gli elettroni e produce ciò che chiamiamo "ossidi" del metallo. Un ossido corrosivo comune è l'ossido di ferro o ruggine.

Ma non tutti gli ossidi corrodono il metallo sottostante. Ad esempio, il titanio è ricoperto da un sottile strato di biossido di titanio (TiO2), che di fatto protegge il titanio sottostante da qualsiasi tipo di corrosione, inclusa la corrosione galvanica, microbica e da stress.
La naturale resistenza alla corrosione del titanio lo rende un materiale ideale non solo per gli aerei, ma anche per i componenti sottomarini esposti all'acqua di mare altamente corrosiva. Le eliche delle navi sono quasi esclusivamente realizzate in titanio, così come la zavorra interna, i sistemi di tubazioni e l'hardware di bordo esposto all'acqua di mare.

04 Il titanio può essere impiantato in ogni parte del corpo umano, dalla testa ai piedi.

Il sottile strato di biossido di titanio che protegge il titanio dalla corrosione lo rende sicuro anche per l'impianto nel corpo umano. Il titanio è completamente "biocompatibile", il che significa che non è tossico, non provoca allergie o rigetto e può persino fondersi con i tessuti e le ossa umani.
Placche craniche in titanio

Il titanio è un eccellente materiale chirurgico per impianti ossei e articolari, placche craniche, radici di impianti dentali, occhi e orecchini artificiali, valvole cardiache, fusioni spinali e persino stenosi uretrali. Gli studi hanno dimostrato che gli impianti in titanio stimolano il sistema immunitario del corpo a far crescere l'osso direttamente sulla superficie del titanio, un processo noto come osteointegrazione.
Articolazioni dell'anca in titanio

Il titanio viene utilizzato nelle protesi dell'anca e nei perni per fratture grazie al suo impareggiabile rapporto resistenza/peso, che rende gli impianti umani più leggeri, e alla sua elasticità, che è la stessa dell'osso umano.

05 Il ruolo del titanio nell'attrezzatura sportiva

Quando il prezzo del titanio puro diminuì alla fine del XX secolo, i produttori iniziarono a trovare usi più commerciali per questo metallo meraviglioso. La leggerezza e l'elevata resistenza del titanio lo rendevano ideale per la produzione di articoli sportivi.