88391 - POLYMERS FOR ENVIRONMENT AND ENERGY APPLICATIONS

Conoscenze e abilità da conseguire

Chemistry and technology of polymers for environmental and energy applications. The peculiar polymer properties, such as their lightness, robustness, low cost, flexibility and easy processability in terms of potential environmental applications. The application as energy harvesting devices, energy storage devices, light-emitting devices, and electrically driving sensors.

Contenuti

Prerequisiti

Conoscenza di base della Chimica organica, Chimica generale e Chimica fisica.

Programma

• Breve introduzione sull’impatto e l'uso dei polimeri in vista di applicazioni per l’ambiente e l’energia:
  • Caratteristiche dei polimeri per applicazioni nel settore dell’energia e dell’elettronica
  • Polimeri come materiali leggeri per risparmio energetico.
• Polimeri per applicazioni in elettronica (Electronic polymers), concetti generali:
  • Stato di aggregazione: Amorfo, cristallino;
  • Morfologia: nanoparticelle, (nano)fibre, film (solidi e porosi), gel;
  • Proprietà: proprietà meccaniche, proprietà elettriche, proprietà elettrochimiche, proprietà di elettroluminescenza, stabilità, biocompatibilità;
  • Compositi polimerici per l’elettronica: metodi di produzione, struttura, proprietà.
• Polimeri per Energy Harvesting:
  • Polimeri per apparati fotovoltaici;
  • Generatori termolettrici;
  • Trasduttori piezoelettrici;
  • Generatori triboelettrici.
• Apparati polimerici per l’accumulo di energia:
  • Supercapacitori;
  • Batterie agli ioni di Litio basate su polimeri.
• Polimeri per l’emissione di luce:
  • Light-Emitting Conjugated Polymers;
  • Polymer Light-Emitting Diodes;
• Sensori basati su polimeri:
  • Attuatori elettromeccanici;
  • Materiali elettrocromici.
• Compositi come materiali leggeri per risparmio energetico:
  • Struttura dei compositi e suoi componenti;
  • Matrici;
  • Rinforzi;
  • Metodi di produzione.

Agli studenti sarà offerta la possibilità di sviluppare un progetto su un argomento a scelta inerente al programma precedentemente riportato. Questo progetto sarà presentato agli altri studenti della classe (10-15 minuti di presentazione) come parte integrante delle ultime lezioni del semestre. Tutto il materiale facente parte dei Progetti sviluppati dagli studenti sarà reso disponibile (sulla piattaforma Moodle, nello spazio relativo al corso) per il resto della classe, come materiale di consultazione e approfondimento.

Testi/Bibliografia

Durante il corso si farà ampio uso del testo, che è da intendere come lettura consigliata:

H. Peng, X. Sun, W. Weng, X. Fang “Polymer Materials for Energy and Electronic Applications”, Academic Press, 1st ed., 2017

Una copia del libro sarà disponibile presso la biblioteca del Dipartimento per consultazione da parte degli studenti.

Tutte le slide delle lezioni saranno rese disponibili on-line per gli studenti prima della lezione stessa (almeno il giorno precedente) sulla piattaforma Moodle, per la quale si può trovare il link diretto in questa pagina. Gli studenti regolarmente iscritti al corso potranno automaticamente accedere al materiale messo a disposizione utilizzando le proprie credenziali istituzionali. Qualora uno studente riscontrasse problemi di accesso alla piattaforma Moodle, può contattare direttamente il docente per risolvere la questione.

Articoli scientifici considerati di importanza significative per il corso, così come il materiale eventualmente raccolto degli studenti nello svolgimento dei loro Progetti, saranno resi disponibili sempre sulla piattaforma Moodle, in uno spazio dedicato.

Al termine del corso tutti i progetti saranno resi disponibili agli altri studenti per consultazione, dopo accurata revisione da parte del docente.

Metodi didattici

Il corso sarà tenuto nella forma di lezioni frontali con l’aiuto di presentazioni Power Point. Le lezioni saranno anche in streaming sulla piattaforma TEAM per permetterne la fruizione anche a coloro che non siano in grado di partecipare in presenza a causa delle restrizioni dovute alla pandemia da CoViD-19. Durante l’intero svolgimento del corso gli studenti sono invitati e stimolati a prendere parte attiva alla discussione, soprattutto su argomenti di attualità e punti chiave degli argomenti trattati. La partecipazione attiva degli studenti e le loro proposte saranno dibattute e sviluppate adeguatamente durante lo svolgimento del programma.

Agli studenti sarà offerta la possibilità di sviluppare un progetto su un argomento a scelta inerente programma. Tale progetto non è obbligatorio. Il lavoro dovrà individuare una problematica chiaramente identificata e concordata col docente, per cui gli studenti dovranno riportare una analisi e una prospettiva di sviluppo sulla base di ricerca bibliografica, stato dell’arte e discussioni svolte in classe. Per gli studenti che decideranno di intraprenderla, tale attività rappresenterà il 30% del voto finale e terminerà con una presentazione agli altri studenti della classe (15-20 minuti di presentazione) come parte integrante delle ultime lezioni del semestre. Tutto il materiale facente parte dei Progetti sviluppati dagli studenti sarà reso disponibile (sulla piattaforma Moodle, nello spazio relativo al corso) per il resto della classe, come materiale di consultazione e approfondimento.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di:

• Riconoscere strutture e proprietà dei diversi polimeri per elettronica
• Valutare le funzionalità dei diversi polimeri e la loro potenziale applicazione nei vari ambiti delle applicazioni elettroniche
• Navigare attraverso le proprietà strutturali/funzionali dei diversi compositi e nanocompositi in termini di applicazioni orientate all’ambiente.

La valutazione dell’apprendimento avverrà sulla base di un esame orale al termine del corso e, qualora gli studenti lo abbiano scelto, sulla base dello sviluppo del progetto. Il colloquio orale sarà articolato su tre quesiti: il primo argomento trattato sarà a scelta dello studente, fra quelli trattati durante il corso. Qualora lo studente abbia scelto di presentare il proprio progetto, la prima domanda si intende già superata. Nel primo caso il voto finale sarà basato al 100% sull’esito dell'interrogazione orale, mentre se lo studente sceglie di svolgere il progetto, il 30% del voto sarà basato sulla qualità e la presentazione del progetto stesso (modalità di approccio del problema, esame delle fonti e discussione finale del lavoro) svolta durante il semestre, mentre il restante 70% del voto sarà basato sull’esito del colloquio finale di esame.

Per poter accedere all’esame finale lo studente si dovrà registrare on-line entro le scadenze opportune (generalmente la registrazione chiude un giorno prima della data di svolgimento dell’esame stesso). L’esame orale prevede una durata media di 20-30 minuti.

Strumenti a supporto della didattica

Il corso si basa su lezioni frontali supportate da presentazioni Power Point.

Le slide oggetto della lezione saranno rese disponibili con anticipo agli studenti sulla repository on line Moodle relativa al corso stesso.

Materiale addizionale di consultazione sarà anch’esso reso disponibile sulla piattaforma Moodle.

Gli studenti con DSA o Disabilità possono contattare il Servizio Studenti con Disabilità e DSA dell’Università di Bologna e il referente del Dipartimento (giorgio.bencivenni2@unibo.it) o la docente del corso per concordare le modalità più adatte per consultare il materiale didattico e accedere alle aule per le lezioni frontali.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Laura Mazzocchetti