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Paolo POZZI
Ricercatore Universitario
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Scienze dei materiali
Scienze strategiche (Offerta formativa 2023)
Obiettivi formativi
Il corso vuole fornire le conoscenze e le competenze relative alla struttura, proprietà, trasformazioni ed applicazioni dei principali materiali da costruzione. Fornisce agli studenti gli elementi di base per la progettazione e lo utilizzo dei materiali studiati. Per una completa comprensione degli obiettivi formativi, si rimanda alla lettura dei risultati di apprendimento attesi a seguito dello svolgimento del presente corso formativo.
Prerequisiti
Conoscenze relative ai principi di chimica di base. In particolare gli studenti dovranno avere buona padronanza di chimica inorganica (legami chimici principali e secondari, formule chimiche, stechiometria, reazioni redox, etc…) e conoscenza di base di chimica organica.
Programma del corso
Contenuti del corso (10CFU). La scansione dei contenuti per CFU è da intendere come puramente indicativa. Essa può infatti subire modifiche nel corso dell’insegnamento alla luce del riscontro degli studenti e delle studentesse.
Introduzione ai materiali e loro proprietà generali. Relazione tra legami chimici e caratteristiche macroscopiche dei materiali. Definizione di struttura cristallina e amorfa. Strutture cristalline principali. Polimorfismo e allotropia. Microstruttura. Proprietà meccaniche: comportamento: elastico, plastico, modulo di Poisson, a fatica, a frattura, tenacità, resilienza, durezza. Comportamento a compressione e a taglio. Proprietà termiche: conducibilità termica, coefficiente di dilatazione, resistenza allo shock termico. Densità, porosità, granulometria delle polveri (2.5 CFU, 25 ore).
-I leganti aerei e idraulici: gesso e calce aerea e idraulica. Il clinker di Portland. Il cemento Portland. Altri cementi: pozzolanico, altoforno e alluminoso. Gli aggregati. Proprietà del calcestruzzo fresco e indurito. Calcestruzzi commerciali. Durabilità dei calcestruzzi. I materiali ceramici. Introduzione ai materiali ceramici. I laterizi. Le piastrelle ceramiche. I vetri (2CFU, 20 ore).
-Le leghe ferrose: acciai e ghise. Diagramma di fase Fe-C. Produzione, trattamenti termici e proprietà degli acciai e delle ghise. Leghe non ferrose. Corrosione. Materiali per usi militari (2.5 CFU 25 ore).
-I materiali polimerici e i materiali per l’isolamento termico e acustico. I materiali compositi (2 CFU 20 ore).
Metodi didattici
L’insegnamento viene erogato mediante lezioni frontali in presenza e si svolgono con presentazioni in power point e con la osservazione dei principali materiali da costruzione (acciai, laterizi, vetri, ceramici, leganti e polimeri). Tutto il materiale didattico è caricato su MOODLE. L’insegnamento è in lingua italiana. Quanto riportato sotto potrà subire delle modifiche a causa della situazione sanitaria dovuta al COVID19.
Testi di riferimento
William D. Callister “Materials science and engineering an introduction” John Wiley & Sons
William F. Smith “Scienza e tecnologia dei materiali” McGraw-Hill
Luca Bertolini “Materiali da Costruzione” Volume primo: Struttura, proprietà e tecnologie di produzione, Cittàstudi Edizioni, 2010
Vito Alunno Rossetti “Il calcestruzzo, Materiali e Tecnologia” McGraw-Hill
Verifica dell'apprendimento
Tale verifica si svolge in forma orale, secondo le modalità di un colloquio tra Docente ed esaminando/a di durata approssimativa di trenta minuti nell’arco dei quali il/la candidato/a verranno proposte tendenzialmente tre domande, con grado di approfondimento (e difficoltà) crescente e su diverse aree del programma. Gli esami orali si svolgono nell’arco del calendario didattico dell’offerta formativa e per ogni appello lo/a studente/essa che intenda sostenerlo dovrà iscriversi utilizzando la Piattaforma Esse3.
Gli indicatori di valutazione della prova sono: - Capacità di utilizzare le conoscenze (25 %) - Capacità di collegare le conoscenze (25 %); - Padronanza del linguaggio scientifico (15 %); - Capacità di discutere gli argomenti (20 %) - Capacità di approfondire gli argomenti (15 %). Il voto è espresso in trentesimi ed è necessario ai fini del superamento dell’esame (18/30) rispondere in modo più o meno articolato, almeno a 2 domande su tre, vale a dire il candidato o la candidata deve mostrare una preparazione ragionevolmente sufficiente sia dal punto di vista dei contenuti sia dal punto di vista del linguaggio espositivo utilizzato). In caso di risposta ampiamente positiva a tutte e tre le domande, il docente potrà chiedere una quarta domanda più difficile, per conferire eventualmente, la lode.
Risultati attesi
1)Conoscenza e capacità di comprensione- Tramite lezioni frontali in aula con la esposizione dei principali materiali da costruzione, visite guidate presso aziende del settore, seminari di esperti nel campo dei materiali per l'edilizia, lo studente viene a conoscenza delle tipologie, delle proprietà e le principali applicazioni dei principali materiali da costruzione (leganti, laterizi, acciai, vetri e polimeri).
2)Capacità di applicare conoscenza e comprensione- collegare i diversi materiali evidenziandone le proprietà principali e le differenze ed inquadrandole con sicurezza nel settore tematico di appartenenza; b) padroneggiare una terminologia accurata e propria, della scienza e tecnologia dei materiali. Lo studente è in grado di applicare le conoscenze acquisite per la scelta dei principali materiali da costruzione.
3)Autonomia di giudizio- verificare il proprio grado di apprendimento e comprensione dei concetti esposti grazie alla possibilità d’intervento a lezione e alla Conoscenza e capacità di comprensione: - Elencare e descrivere i principali materiali da costruzione. - Descrivere le proprietà principali (meccaniche, chimiche, termiche, ottiche), i processi produttivi, e le principali applicazioni in ambito edilizio. - Illustrare il comportamento meccanico di ogni singolo materiale. Identificare le principali fasi dei processi produttivi b) riorganizzare le conoscenze apprese ed implementare la propria capacità di valutazione critica ed autonoma di quanto appreso.
4)Abilità comunicative- L'esame orale permette di sviluppare la capacità a presentare le conoscenze acquisite e di esprimere i concetti appresi con linguaggio appropriato e di sostenere una discussione in merito agli argomenti trattati. Acquisiscono conoscenze sufficienti per risolvere problematiche legate alla scelta dei materiali. a) esprimere in modo corretto e logico le proprie conoscenze, riconoscendo l’argomento richiesto e rispondendo in modo puntuale e completo alle domande d’esame. b) sintetizzare ed elaborare compiutamente le principali proprietà dei materiali assegnando a ciascuno l’applicazione più idonea.
5)Capacità di apprendimento- le attività descritte consentono allo studente di acquisire gli strumenti metodologici per proseguire gli studi e poter intraprendere studi successivi con un alto grado di autonomia. approfondire le nozioni apprese per proseguire il proprio percorso universitario mettendo a frutto terminologia, schemi, concetti quali strumenti per raggiungere una conoscenza adeguata dei materiali da costruzione; b) impadronirsi ed affinare il proprio linguaggio tecnico-scientifico, ricordandone gli elementi costitutivi ed espressivi ed imparando ad utilizzare il metodo tecnico-scientifico anche in ambito lavorativo.