Materiali Nanostrutturati/Nanostructured Materials 9CFU

Laurea Magistrale Ingegneria dei Materiali (il corso verrà tenuto in lingua inglese)

Orario lezioni I semestre:

Mer 10.30-13.30 ; Ven 10.30-13.30 Le lezioni teoriche si terranno nella biblioteca del Dipartimento di Ing. Meccanica Settore Materiali, in via Marzolo, 9

Orario di ricevimento studenti
Giovedì 14.00-15.30; è possibile fissare dei colloqui anche in giorni diversi previo appuntamento telefonico o via e-mail.

Programma
Obiettivi formativi: Scopo del corso è quello di dare agli studenti le conoscenze di base sui metodi di fabbricazione e di manipolazione di nanomateriali e nanostrutture e sulle loro principali proprietà.
Contenuti: Sintesi chimiche di nanoparticelle (metalliche, semiconduttori, ossidi), proprietà fisiche, applicazioni. Sintesi chimiche di nanorods, nanofili e nanotubi (metalli e semiconduttori), proprietà fisiche, applicazioni. Metodi di deposizione di film sottili (dipping, spinning, capillary flow). Nanostrutture ottenute con metodi fisici: litografia e microfabbricazione. Nanocompositi polimerici e ceramici: sintesi e proprietà. Parte delle lezioni veranno svolte in laboratorio dove gli studenti dovranno sintetizzare e caratterizzare diversi tipi di nanomateriali. Sono prevsite anche delle visite d'istruzione presso dei laboratori di ricerca che si occupano di nanotecnologie.

Gruppi Lab TemplateRelazioni Articoli

Materiale didattico
Lucidi delle lezioni e monografie fornite durante il corso
Lucidi delle lezioni:

Lecture1 Lecture2 Lecture3 Lab1 Lab1Dati Lecture4 Lab2 Lab2Dati Lecture5 Lecture6 Lab3 Lab3Dati Lab4 Lab4Dati Lecture7 Lecture8 Lab5 Lab5Dati Lecture9 Lecture10

Modalità per sostenere l'esame
L'esame può essere sostenuto in lingua inglese o italiana. Ogni studente dovrà redigere 5 relazioni scritte sulle attività svolte in laboratorio che dovranno essere presentate entro delle date stabilite dal docente durante il corso. Inoltre ad ogni studente sarà assegnata una monografia che dovrà essere illustrata con una breve (15 min) presentazione in powerpoint. Il voto finale verrà determinato nel seguente modo:

- relazioni: per ogni relazione da 0 a 4 punti, così ripartiti: 0-2 correttezza scientifica; 0-1 completezza; 0-1 forma;

- monografie: fino a 5 punti, così ripartiti: 0-2 correttezza scientifica; 0-2 completezza; 0-1 forma;

- frequenza laboratori: fino a 5 punti, la frequenza ad ogni laboratorio dà diritto ad un punto, è necessario frequentare almeno 3 laboratori

Gli studenti che non frequentano dovranno sostenere un esame orale basandosi sul materiale fornito e dovranno in ogni caso presentare la monografia.

Appelli d'esame
Previo appuntamento durante tutto l'anno esculsi i mesi di luglio ed agosto.

Tecnologia dei Materiali e Chimica Applicata 6CFU (80 ore)

Laurea Ingegneria Edile e Architettura

Orario lezioni I semestre:

Lunedi: 14.15-17.15 aula P4; Martedi: 13.15-16.15 aula P4

Orario di ricevimento studenti
Giovedì 14.00-15.30; è possibili fissare dei colloqui anche in giorni diversi previo appuntamento telefonico o via e-mail.

Programma
Struttura dei materiali Il legame chimico. Curve del potenziale e della forza di legame. Caratteristiche del legame ionico. Caratteristiche del legame covalente, metallico e dei legami deboli. Introduzione alla struttura molecolare dei polimeri. Introduzione alle strutture cristalline. Reticoli di Bravais. Notazioni cristallografiche. Cristalli metallici. Fattore d’impaccamento. Strutture CFC, EC e CCC. Sistemi di facile scorrimento. Cristalli ionici. Cristalli covalenti e cristalli molecolari. Difetti nei cristalli. Difetti puntuali e loro concentrazione di equilibrio. Dislocazioni lineari, elicoidali e miste. Interazioni tra dislocazioni e con difetti. Sorgente di Frank-Read. Dislocazioni nei cristalli ionici e covalenti. Difetti superficiali. Struttrua dei vetri. Modello e regole di Zachariasen. Ossidi formatori e modificatori.
Aspetti termodinamici Trasformazioni nei materiali: aspetti termodinamici. Regola delle fasi di Gibbs. Diagrammi di equilibrio di sistemi monocomponenti. Diagramma a due componenti miscibili allo s.s. Regola della leva inversa. Sistemi a totale immiscibilità ed a parziale miscibilità. Sistemi con eutettoide, peritettico, composti intermedi a fusione congruente ed incongruente. Alcuni esempi pratici. Superfici ed energia superficiale/interfacciale. Legge di Laplace. Effetto capillare. Proprietà delle superfici curve. Interazioni tra fasi ed angolo di bagnabilità.
Aspetti cinetici Trasformazioni di fase: aspetti cinetici. Processi diffusivi. Meccanismi diffusivi nei solidi. Prima e seconda legge di Fick. Dipendenza dalla temperatura e dal meccanismo diffusivo. Teoria della nucleazione omogenea. Velocità di nucleazione. Nucleazione eterogenea. Accrescimento. Curve di raffreddamento e microstrutture di solidificazione. Trasformazioni di non equilibrio. Trasformazioni dislocative e ricostruttive. Accrescimento della grana cristallina. Stato vetroso e sua fenomenologia di formazione. Cinetica della transizione vetrosa.

Proprietà dei materiali Proprietà meccaniche: Concetti di sforzo e deformazione unitaria. Comportamento elastico: legge di Hooke e interpretazione atomica. Comportamento anelastico. Comportamento plastico. Sforzo teorico per lo scorrimento di piani cristallini. Deformazione plastica di un monocristallo e di un materiale policristallino. Incrudimento e ricristallizzazione. Comportamento viscoso e legge di Newton. Cenno al comportamento non-newtoniano. Comportamento viscoelastico. Caratteristiche della frattura fragile. Sforzo teorico di decoesione: previsione teorica. Criterio della concentrazione dello sforzo. Criterio energetico di Griffith. Concetto di KIc. Tenacità e modulo di resilienza. Durezza e microdurezza. Cenni alla statistica di Weibull. Creep: cenni sulle generalità del fenomeno. Proprietà termiche: Capacità termica e dilatazione termica: definizioni e interpretazioni atomiche. Conducibilità termica: definizione e cenni all’interpretazione. Tensioni termiche in condizioni di vincolo mono-, bi- e tri-assiale. Shock termico: fenomeno, prove, fattori di merito. Proprietà chimiche: Cenni sulla corrosione ed il degrado dei materiali metallici, ceramici e polimerici.
Classi di materiali e loro processi di produzione Metalli: Diagramma ferro-carbonio. Trattamenti termici (curve TTT e CCT, ecc.). Ghise. Acciai (tipi principali). Cenni alle tecnologie di produzione (colata, lavorazioni per deformazione plastica). Materiali leganti: leganti aerei, leganti idraulici. Cemento Portland, reazioni chimiche di idratazione, presa, indurimento; microstruttura della pasta di cemento indurita, porosità resistenza meccanica, stabilità dimensionale. Cementi di miscela. Normativa. Calcestruzzo, mix-design. Rapporto acqua-cemento, aggregati. Degrado e durabilità del calcestruzzo. Normativa Europea. Corrosione delle armature nel calcestruzzo armato. Ceramici: Processi di produzione: finalità e modalità di esecuzione delle fasi principali. Ceramici tradizionali per usoin edilizia. Principali tipi di refrattari. Cenni sui ceramici avanzati.
Vetri: Processi di produzione: finalità e modalità di esecuzione delle fasi principali, con riferimento al vetro piano ed al vetro cavo. Cenni sul processo di tempra termica e chimica. Requisiti per applicazioni in edilizia. Polimeri e compositi: Poliaddizione e policondensazione. Struttrua dei materiali polimerici. Tecnologie di produzione. Proprietà meccaniche. Materiali compositi a matrice polimerica.

Esercitazioni: sono previste 30 ore dedicate ad esercizi e approfondimenti su particolari argomenti

Testi
Fondamenti di scienza dei materiali, dispense redatte dal Prof. Guglielmi e reperibili presso la Libreria Progetto, copertina verde (non grigia).

Monografie distribuite dal docente

Testi per consultazione
W.D. Callister Scienza e ingegneria dei materiali EdiSES
W.F. Smith Scienza e tecnologia dei materiali Mc Graw-Hill

L. Bertolini Materiali da costruzione, Città Studi Edizioni


Lucidi delle lezioni
Per svolgere le lezioni verranno utilizzati dei lucidi che sono da intendersi come una traccia delle cose principali da sapere. In molti lucidi ci saranno schemi o riassunti per punti degli argomenti più importanti.

Set1 Set2 Set3 Set4 Set5 Set6 Set7 Set8 Set9 Set10 Set11 Set12 Set13

Modalità per sostenere l'esame
La prova d'esame si svolgerà in forma scritta.
Durante il corso si svolgerà una prova costituita da 10 quiz e 2 esercizi dopo 4-5 settimane (durata della prova 40 minuti, peso percentuale nella valutazione finale 30%) ed una prova finale. Per essere ammessi alla prova finale bisogna aver superato la prima prova con un punteggio non inferiore a 18. La prova finale è costituita da 2 domande estese, 5 domande brevi ed un esercizio. La durata delle prove è fissata in 90 minuti. E' necessario superare anche la prova finale con un punteggio non inferiroe a 18. Gli appelli avranno la stessa struttura della prova finale, ma verteranno su tutto il programma. Appelli con un numero esiguo di studenti potranno svolgersi in forma orale.

NOTA: Gli Studenti di ING. EDILE Laurea Triennale che non avessero ancora superato l'esame possono partecipare agli appelli dell'esame di Tecnologia dei Materiali e Chimica Applicata.

Appelli d'esame

III appello 29/06 ore 9.00 aula Rh03

Registrazione 06/07 ore 14.00 aula Rh03

IV appello 21/09 ore 14.00 aula Rh02

Registrazione 28/09 ore 14.30 aula Rh03

Fondamenti di Scienza e Ingegneria dei Materiali 9CFU

Laurea Triennale Ingegneria dei Processi Industriali e dei Materiali

(Sicenza dei Materiali Mod B 7CFU - Mutuazione per il Corso di Laurea Triennale in Scienza dei Materiali)

Orario lezioni II semestre:

Lu, Mer, Ven 13.30-15.30 aula Rh02

nei seguenti gironi le lezioni saranno sospese: 21/05; 23/05.

recupero: 25/5 ore 15.30.17.30 aula Rh02.

Orario di ricevimento studenti
Giovedì 14.00-15.30; è possibile fissare dei colloqui anche in giorni diversi previo appuntamento telefonico o via e-mail.

Programma

Struttura dei materiali Il legame chimico. Curve del potenziale e della forza di legame. Caratteristiche del legame ionico. Caratteristiche del legame covalente, metallico e dei legami deboli. Introduzione alle strutture cristalline. Reticoli di Bravais. Reticoli di Bravais. Notazioni cristallografiche. Cristalli metallici. Fattore d'impaccamento. Strutture CFC, EC e CCC. Sistemi di facile scorrimento. Cristalli ionici. Cristalli covalenti e cristalli molecolari. Cristallinità nei polimeri. Difetti nei cristalli. Difetti puntuali e loro concentrazione di equilibrio. Dislocazioni lineari, elicoidali e miste. Interazioni tra dislocazioni e con difetti. Sorgente di Frank-Read. Difetti superficiali. Struttrua dei vetri. Modello e regole di Zachariasen. Ossidi formatori e modificatori.

Aspetti termodinamici Trasformazioni nei materiali: aspetti termodinamici. Regola delle fasi di Gibbs. Diagramma a due componenti miscibili allo stato solido. Regola della leva inversa. Sistemi a totale immiscibilità ed a parziale miscibilità. Sistemi con eutettoide, peritettico, composti intermedi a fusione congruente ed incongruente. Superfici ed energia superficiale/interfacciale. Legge di Laplace. Effetto capillare. Proprietà delle superfici curve. Interazioni tra fasi ed angolo di bagnabilità.

Aspetti cinetici Trasformazioni di fase: aspetti cinetici. Processi diffusivi. Meccanismi diffusivi nei solidi. Prima e seconda legge di Fick. Dipendenza dalla temperatura e dal meccanismo diffusivo. Teoria della nucleazione omogenea. Nucleazione eterogenea. Accrescimento. Curve di raffreddamento e microstrutture di solidificazione. Trasformazioni di non equilibrio. Accrescimento della grana cristallina. Stato vetroso e sua fenomenologia di formazione. Cinetica della transizione vetrosa.

Proprietà dei materiali Proprietà meccaniche: Concetti di sforzo e deformazione unitaria. Comportamento elastico: legge di Hooke e interpretazione atomica. Comportamento anelastico. Comportamento plastico. Sforzo teorico per lo scorrimento di piani cristallini. Deformazione plastica di un monocristallo e di un materiale policristallino. Incrudimento e ricristallizzazione. Comportamento viscoso e legge di Newton. Cenno al comportamento non-newtoniano. Comportamento viscoelastico. Caratteristiche della frattura fragile. Sforzo teorico di decoesione: previsione teorica. Criterio della concentrazione dello sforzo. Criterio energetico di Griffith. Concetto di KIc. Durezza e microdurezza. Cenni alla statistica di Weibull. Creep: cenni sulle generalità del fenomeno. Proprietà termiche: Capacità termica e dilatazione termica: definizioni e interpretazioni atomiche. Conducibilità termica: definizione e cenni all'interpretazione. Tensioni termiche in condizioni di vincolo mono-, bi- e tri-assiale. Shock termico: fenomeno, prove, fattori di merito. Proprietà chimiche: Cenni sulla corrosione ed il degrado dei materiali metallici, ceramici e polimerici. Proprietà ottiche: Riflessione, Trasmissione e Assorbimento. Rifrazione e indice di rifrazione. Origine del colore dei materiali. Diffusione.

Classi di materiali e loro processi di produzione Metalli: Diagramma ferro-carbonio. Trattamenti termici (curve TTT e CCT, ecc.). Ghise. Acciai (tipi principali). Cenni alle tecnologie di produzione (colata, lavorazioni per deformazione plastica). Ceramici: Processi di produzione: finalità e modalità di esecuzione delle fasi principali, sinterizzazione. Ceramici tradizionali principali. Principali tipi di refrattari. Cenni sui ceramici avanzati. Cementi e calcestruzzi. Vetri: Processi di produzione: finalità e modalità di esecuzione delle fasi principali, con riferimento al vetro piano ed al vetro cavo. Cenni sul processo di tempra termica e chimica. Polimeri e compositi: Poliaddizione e policondensazione. Struttura dei materiali polimerici. Tecnologie di produzione. Proprietà meccaniche. Cenni ai materiali compositi.

Testi
Fondamenti di scienza dei materiali, dispense redatte dal Prof. Guglielmi e reperibili presso la Libreria Progetto, copertina verde (non grigia).

Testi per consultazione
W.D. Callister Scienza e ingegneria dei materiali EdiSES
W.F. Smith Scienza e tecnologia dei materiali Mc Graw-Hill

Lucidi delle lezioni
Per svolgere le lezioni verranno utilizzati dei lucidi che sono da intendersi come una traccia delle cose principali da sapere. In molti lucidi ci saranno schemi o riassunti per punti degli argomenti più importanti.

Set1 Set2 Set3 Set4 Set5 Set6&7 Set8 Set9

Modalità per sostenere l'esame
La prova d'esame si svolgerà in forma scritta.
Durante il corso si svolgerà una prova costituita da 10 quiz e 2 esercizi dopo 4-5 settimane (durata della prova 40 minuti, peso percentuale nella valutazione finale 30%) ed una prova finale. Per essere ammessi alla prova finale bisogna aver superato la prima prova con un punteggio non inferiore a 18. La prova finale è costituita da 2 domande estese, 5 domande brevi ed un esercizio. La durata delle prove è fissata in 90 minuti. E' necessario superare anche la prova finale con un punteggio non inferiroe a 18. Gli appelli avranno la stessa struttura della prova finale, ma verteranno su tutto il programma. Appelli con un numero esiguo di studenti potranno svolgersi in forma orale.

EsempiQuiz

Per gli studenti del corso di Laurea in Scienza dei Materiali il programma è ridotto e potranno seguire a partire dalla 5 settimana di lezione.

Appelli d'esame

I compitino Esito

I appello (riservato a chi ha superto il primo compitino) 18/06 ore 9.00 aula Rh01 e Rh03

II appello 29/06 ore 9.00 aula Rh01 e Rh03

Registrazione 06/07 ore 14.00 aula Rh03

III appello 21/09 ore 14.00 aula Rh02

Registrazione 28/09 ore 14.30 aula Rh03