Corso "Materiali e Tecnologie"
Laurea Specialistica in Chimica e Chimica Industriale
Programma del corso
- Introduzione alla scienza e tecnologia dei materiali: tipologie di materiali (metallici, polimerici, ceramici); compositi, bio-materiali e nano-materiali. Competizione tra i materiali e tendenze di sviluppo.
- Principali caratteristiche strutturali e superstrutturali dei materiali (cristallini e amorfi). Reticoli cristallini. Difetti (puntuali, lineari, planari), bordi di grano.
- Tecniche di indagine: microscopie (OM, SEM, TEM, AFM), diffrattometria RX, analisi termiche (DSC, TGA), spettroscopiche e meccaniche.
- Materiali metallici: processi di nucleazione e cristallizzazione. Soluzioni solide e leghe, diagrammi di stato. Comportamento meccanico, deformazione e frattura. Meccanismi di deformazione nei cristalli. Leghe a memoria di forma.
- Materiali polimerici: termoplastici e termoindurenti, elastomeri e fibre (naturali e sintetiche). Morfologie cristalline, meccanismi di crescita, cinetiche di cristallizzazione. Proprietà termodinamiche e comportamento meccanico. Metodi di lavorazione.
- Miscele polimeriche: diagrammi di fase, miscibilità, proprietà e applicazioni. Compatibilizzazione, modifica funzionale e miscelazione reattiva.
- Materiali ceramici e vetri. Strutture dei silicati, lavorazione, proprietà termiche e meccaniche. Ceramici avanzati.
- Materiali compositi: compositi a matrice metallica, ceramica e polimerica. Definizioni, morfologia e proprietà. Compositi particellari e rinforzati con fibre.
- Compositi strutturali rinforzati con fibre: teorie micro-meccaniche. Compositi polimerici rinforzati con fibre naturali. Biocompositi e materiali speciali.
- Materiali nano-strutturati e ibridi (organici/inorganici): caratteristiche strutturali e proprietà. Preparazione, funzionalizzazione e comportamento termico e meccanico di nano-compositi termoplastici a base di nano-fibre vegetali.
- Riciclo di materiali plastici e compositi polimerici.
Corso a scelta libera
Denominazione in inglese: Materials and Technologies
Obiettivi formativi: Il corso è mirato a fornire conoscenze fondamentali nel campo della scienza e tecnologia dei materiali, sulle loro principali caratteristiche, proprietà e applicazioni in vari settori produttivi. In particolare saranno discussi gli aspetti strutturali, i processi di lavorazione e le principali tecniche di caratterizzazione morfologica, chimico-fisica e meccanica di materiali metallici, ceramici e polimerici (plastiche, fibre e gomme). Sarànno esaminati i diagrammi di fase, la miscibilità e la compatibilizzazione di sistemi multicomponenti con particolare riguardo al controllo dei processi di cristallizzazione e delle proprietà termiche e meccaniche di miscele/leghe polimeriche. Saranno quindi trattate le proprietà, le funzionalità e le principali applicazioni di materiali compositi a matrice metallica, ceramica e polimerica rinforzati con particelle e/o fibre di varia natura. Inoltre, particolare attenzione sarà dedicata alle caratteristiche e potenzialità di materiali nano-compositi (a base di nano-particelle e/o nano-fibre) e altre tipologie di materiali innovativi, come biocompositi, materiali intelligenti e ibridi.
Learning objectives: The course is aimed at providing fundamental knowledge in the field of materials science and technology, on their main characteristics, properties and applications in various productive sectors. In particular, the structural aspects, the production processes and main techniques of morphological, chemical-physical and mechanical characterization of metallic, ceramic and polymeric materials (plastics, fibers and rubbers) will be discussed. The phase diagrams, the miscibility and the compatibilization of multicomponent systems will be examined with particular regard to the control of crystallization processes and thermal and mechanical properties of polymer blends/alloys. The properties, functionalities and main applications of composite materials with metal, ceramic and polymer matrix reinforced with particles and/or fibers of various type will be treated. Furthermore, particular attention will be paid to the characteristics and potential of nano-composite materials (based on nano-particles and/or nano-fibers) and other types of innovative materials, such as biocomposites, smart materials and hybrids.
Modalità di verifica finale: Esame orale
Docente:
Prof. Mariano Pracella, Ass.to IPCF-CNR, Sez. di Pisa
c/o Dip. Ing. Civile e Ind., Univ. di Pisa
Tel. (+39)050-2217829, cell. (+39)3293229893
e-mail(1): mpracella@gmail.com;
e-mail(2): mariano.pracella@diccism.unipi.it;