L’effetto dimensionale, alla nanoscala, può influire sul comportamento e sulle proprietà meccaniche di molti materiali biologici. In questo lavoro, si studia l’effetto dimensionale, alla nanoscala, sui cristali di idrossiapatite (HAP) che formano la parte mineralizzata dell’osso, mediante un approccio numerico. Sono state eseguite una serie di prove in silico, su cristalli di HAP con una cricca laterale nel piano (001). I campioni sono stati sottoposti ad un carico di trazione; la lunghezza di ogni campione e quella della cricca sono costanti per tutte le prove. L’effetto geometrico dimensionale viene studiato variando l’altezza di ogni campione. Questo studio dimostra come l’effetto dimensionale ha conseguenze sulle proprietà meccaniche del materiale, sulla modalità di cedimento, sulla distribuzione degli sforzi. In particolare, l’effetto dimensionale alla nanoscala garantisce una sorta di tolleranza ai difetti; ciò può essere utile per spiegare i meccanismi che determinano l’elevata tenacità dell’osso, agendo a diverse scale dimensionali, quindi sui diversi livelli gerarchici della struttura ossea.

SIZE-AFFECTED FRACTURE MECHANICS OF HYDROXYAPATITE AT THE ATOMISTIC SCALE

LIBONATI, FLAVIA;VERGANI, LAURA MARIA;
2012

Abstract

L’effetto dimensionale, alla nanoscala, può influire sul comportamento e sulle proprietà meccaniche di molti materiali biologici. In questo lavoro, si studia l’effetto dimensionale, alla nanoscala, sui cristali di idrossiapatite (HAP) che formano la parte mineralizzata dell’osso, mediante un approccio numerico. Sono state eseguite una serie di prove in silico, su cristalli di HAP con una cricca laterale nel piano (001). I campioni sono stati sottoposti ad un carico di trazione; la lunghezza di ogni campione e quella della cricca sono costanti per tutte le prove. L’effetto geometrico dimensionale viene studiato variando l’altezza di ogni campione. Questo studio dimostra come l’effetto dimensionale ha conseguenze sulle proprietà meccaniche del materiale, sulla modalità di cedimento, sulla distribuzione degli sforzi. In particolare, l’effetto dimensionale alla nanoscala garantisce una sorta di tolleranza ai difetti; ciò può essere utile per spiegare i meccanismi che determinano l’elevata tenacità dell’osso, agendo a diverse scale dimensionali, quindi sui diversi livelli gerarchici della struttura ossea.
Atti del 41° Convegno Nazionale AIAS
9788897385431
Hydroxyapatite; fracture; nanoscale; size effect; flaw tolerance
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