Scegliere in base all'uso

La scelta di un materiale parte dall'uso, non dal materiale. Scrivi che cosa deve fare il componente (i requisiti), poi cerca il materiale che li soddisfa a un costo accettabile. Ecco alcuni esempi:

• Cavo elettrico: deve trasportare corrente con poche perdite, piegarsi senza rompersi ed essere economico. Il rame conduce molto bene ed è facile da trasformare in filo. L'alluminio conduce meno bene, ma è più leggero ed economico, perciò viene usato nelle lunghe linee elettriche aeree.
• Finestra: deve lasciar passare la luce e tenere fuori vento e pioggia, quindi deve essere trasparente. Il vetro lo permette, perciò viene scelto nonostante sia fragile.
• Padella: la base dovrebbe distribuire il calore in modo uniforme (un buon conduttore di calore, come l'alluminio o il rame), mentre il manico dovrebbe rimanere freddo (un cattivo conduttore, come la plastica o il legno).
• Molla: deve essere allungata o compressa e tornare alla sua forma molte volte, quindi ha bisogno di un limite elastico molto alto. L'acciaio per molle è fatto proprio per questo.

Non esiste il “materiale migliore”, ma solo il compromesso migliore. Il telaio di una bicicletta mostra questi compromessi:

• Acciaio: resistente, tenace e facile da riparare, ma più pesante.
• Lega di alluminio: molto più leggera dell'acciaio per realizzare un telaio rigido, ma meno tollerante ai carichi ripetuti.
• Composito in fibra di carbonio: molto leggero e regolabile per essere rigido nelle direzioni giuste, ma costoso e più difficile da riparare.

Un ciclista che vuole una bici economica per andare al lavoro e un corridore che vuole risparmiare ogni grammo fanno scelte diverse, ed entrambi scelgono bene per il loro uso.

Osserva un casco da ciclismo. La calotta esterna è fatta di una sottile plastica rigida, ma la maggior parte del casco è costituita da una schiuma comprimibile. In caso di incidente, la schiuma si schiaccia in modo permanente. Questo richiede un po’ di tempo e di distanza e assorbe l’energia dell’impatto, così una forza minore raggiunge la testa. Un casco resistente e rigido senza schiuma fermerebbe la testa più bruscamente e sarebbe peggiore. In questo caso, il materiale “morbido” è la scelta più intelligente.