Una microstruttura è il modo in cui un materiale si riunisce su una scala molto piccola. La microstruttura di un oggetto non è visibile ad occhio nudo, sebbene i modelli presenti a livello microscopico possano replicarsi a un livello più ampio. Questo livello più ampio è il livello macroscopico; darà all’osservatore un’impressione di base del design sottostante del materiale. La microstruttura dell’oggetto determina la maggior parte delle sue proprietà fisiche. Esistono quattro categorie principali in cui rientrano i materiali in base alla loro microstruttura: ceramico, metallico, polimerico e composito.
La struttura fisica di un materiale sembrerà cambiare a seconda di quanto da vicino lo guardi. Quando un oggetto è tenuto a distanza di un braccio, ha un aspetto diverso rispetto a quando si trova a una distanza di una mano dal viso di una persona. Lo stesso vale quando un oggetto viene osservato al microscopio. Al fine di creare una definizione standard di microstruttura, il potere di ingrandimento utilizzato per osservarla non è superiore a 25x.
Quando la struttura viene osservata a una potenza superiore o inferiore, ha un aspetto diverso. Queste altre strutture osservabili, in particolare quelle più piccole, possono avere un impatto significativo sulle proprietà dell’oggetto. Invece di espandere la definizione di microstruttura, gli elementi che compongono la microstruttura vengono modificati per adattarsi alle differenze nella struttura sottostante.
Ad esempio, è possibile guardare al mondo macroscopico. Se un sistema autostradale fosse l’elemento osservato, una strada sarebbe la microstruttura. Strade diverse sono fatte di materiali diversi e, quindi, hanno proprietà diverse. Pertanto, la strada è suddivisa in tipi di strade.
Generalmente, si osserva una microstruttura prendendo fette sottilissime dell’oggetto e mettendole al microscopio. Queste fette sono così sottili che la luce le attraversa e mette in risalto la struttura sottostante. A seconda del materiale osservato, possono essere impiegati altri metodi come la microscopia elettronica o i raggi X.
Vedendo i materiali presenti e osservando il modo in cui interagiscono, è possibile prevedere il modo in cui un materiale agirà a livello macroscopico. Alcuni materiali hanno determinate proprietà, quindi quando sono presenti, trasferiscono tali proprietà al materiale nel suo insieme. La loro struttura sottostante mostra anche come agirà un materiale. Ad esempio, un materiale in cui la struttura è disposta in lunghe piastre non ad incastro può essere soggetto a rotture o piegature.
Queste proprietà si uniscono per dare al materiale un’ampia classificazione. Queste classi raccontano le proprietà di base di un materiale senza la necessità di osservarne la struttura effettiva. Tre di loro – ceramica, metallica e polimerica – sono raccolte pure di un tipo specifico di struttura. Il quarto, composto, è una miscela dei tre tipi fondamentali.