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Marcello ROMAGNOLI
Professore Ordinario
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Chimica Applicata ai Materiali
Ingegneria civile e ambientale (Offerta formativa 2023)
Obiettivi formativi
Verrà fornita la conoscenza base sulle più importanti famiglie di materiali con particolare attenzione alla correlazione tra struttura chimica e caratteristiche fisiche macroscopiche. Lo scopo è quello di comprenderne le caratteristiche, le possibilità e problemi del loro riciclo.
Prerequisiti
Nessuno
Programma del corso
CLASSIFICAZIONE DEI MATERIALI.Metalli; ceramici;polimeri;compositi.Proprietà meccaniche:comportamento elastico e plastico;Young modulus e Poisson's ratio;resistenza a fatica e frattura;duttilità;durezza;resistenza all'impatto;durezza superficiale.Frattura fragile e duttile. PROPRIETÀ ELETTRICHE E MAGNETICHE.Resistività.Effetto Joule.Permeabilità magnetica.Antiferrimagnetismo,paramagnetismo, ferrimagnetismo. PROPRIETÀ TERMICHE.Capacità e conducibilità termica,conduzione di calore,coefficiente di espansione termica,resistenza allo shock termico. PROPRIETA' FISICHE.Densità,porosità,distribuzione granulometrica,viscosità. MICROSTRUTTURA.Definizione di struttura cristallina e amorfa.Isotropia e anisotropia.Numero di coordinazione.Strutture cristalline.Polimorfismo e allotropia.Difetti delle strutture cristalline.Relazione tra caratteristiche meccaniche,legami chimici,microstruttura. DIAGRAMMI DI FASE.Diagrammi binari e ternari.Regola della leva e di Gibbs.Punti eutettici e eutettoidici. Principali tecniche di analisi chimica applicata ai materiali (3,6 CFU-32h).
METALLI.Definizione di lega.Lega ferrosa e non ferrosa.Leghe ferro-carbonio.Metodi di produzione e classificazione dell'acciaio.Trattamenti termici.Rame e leghe.Alluminio e leghe. (1,3 CFU-12h).
CALCI E CEMENTI.Classificazione e caratteristiche dei cementi.Caratteristiche meccaniche e termiche principali.
MATERIALI CERAMICI E VETRO. Definizione di materiali ceramici.Classificazione dei ceramica in tradizionale e avanzati.I principali ceramici tradizionale.Caratteristiche dei vetri industriali. (3,1 CFU-28h).
MATERIALI POLIMERICI.Definizione di: monomero;polimero;grado di polimerizzazione;peso molecolare medio.Polimerizzazione:addizione e condensazione.Strutture sindiotattiche,isotatiche,atattiche.Strutture molecolari:molecole lineari e non lineari.Cristallinità.Temperatura di transizione vetrosa e temperatura di fusione.Polimeri termoindurenti,termoplastici.Additivi dei polimeri.Principali polimeri industriali.
IL LEGNO E LA CARTA
Caratteristiche e metodi di produzione.(1 CFU-9h)
Metodi didattici
Il corso si svolge attraverso lezioni frontali che seguono lucidi preparati dal docente. Il materiale viene fornito in anticipo dal docente sulla piattaforma cloud di ateneo. Ad esse sono aggiunte la proiezione di filmati esplicativi su diverse tipologie di processi industriali di produzione di materiali. Campioni esplicativi di alcuni materiali trattati nelle lezioni sono portati in aula e messi a disposizione degli studenti. Sono forniti links per gli approfondimenti. Il docente è disponibile a colloqui di approfondimento con gli studenti che lo richiedono.
Testi di riferimento
Il docente fornisce i lucidi presentati a lezione. Suggerisce inoltre i seguenti testi, non strettamente necessari.
James F. Shackelford, Introduction to Materials Science for Engineers, Prentice Hall; 7 edition
William D. Callister, Materials science and engineering: an introduction, John Wiley & Sons; 7th Edition edition
William F. Smith, Scienza e tecnologia dei materiali, McGraw-Hill Companies
Verifica dell'apprendimento
La verifica dell’apprendimento consiste in un esame orale che, partendo da un argomento a scelta dello studente, spazia su tutto il programma del corso. Enfasi viene messa non sull'apprendimento mnemonico, ma sulla comprensione profonda degli argomenti. Lo studente potrà aiutarsi con disegni, riportando grafici o scrivendo formule. La durata sarà di circa 20-30 minuti.
Risultati attesi
-Conoscenza e capacità di comprensione.
Tramite lezioni in aula, letture guidate e discussioni collegiali, lo studente apprende le basi dei processi di produzione e delle caratteristiche dei materiali. Acquisisce la capacità di comprendere la letteratura specifica relativa ai materiali trattati.
-Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Tramite domande poste durante le lezioni il docente sollecita lo studente ad applicare le conoscenze acquisite per risolvere problematiche relative alla produzione e alle caratteristiche dei materiali . Gli studenti devono valutare anche aspetti economici in modo da avere un approccio professionale al loro lavoro.
-Autonomia di giudizio.
Tramite la discussione in aula, la risposta alle domande poste dal docente durante le lezioni frontali lo studente è in grado di comprendere, discutere criticamente ed esporre le proprie valutazioni.
-Abilità comunicative.
Le discussioni in aula permettono di sviluppare la capacità a presentare le proprie valutazioni sui quesiti proposti dal docente in modo efficace e conciso; di esprimere i concetti appresi con linguaggio appropriato e di sostenere una discussione in merito agli argomenti trattati.
-Capacità di apprendimento.
Le attività descritte consentono allo studente di acquisire gli strumenti metodologici per proseguire gli studi e per potere provvedere autonomamente al proprio aggiornamento.