87445 - CERAMICS TECHNOLOGY AND MATERIALS CHARACTERIZATION M

Conoscenze e abilità da conseguire

Fornire nozioni relative alle caratteristiche, alle proprietà, alle tecnologie di lavorazione, agli impieghi ed al riciclo dei materiali ceramici. Conoscenza delle metodologie di base ed avanzate per la caratterizzazione delle proprietà meccaniche, termiche e morfologiche dei materiali.

Contenuti

Modulo 1 Ceramics technology (36 h)

• La ceramica ed i prodotti ceramici: definizioni, classificazioni. Ceramici tradizionali e ceramici speciali.
• Microstruttura e proprietà generali dei materiali ceramici. Cenni su materiali monocristallini, policristallini, amorfi. Legami atomici e strutture cristalline dei ceramici. Caratteristiche e distribuzione delle fasi. La porosità. Caratteristiche meccaniche, termiche, chimiche, elettriche dei materiali ceramici. Correlazioni fra microstruttura e proprietà.
• Le materie prime ceramiche. I silicati: silice, argille, feldspati. Le materie prime non silicatiche. Caratterizzazione e qualificazione delle materie prime, con particolare riferimento ai ceramici tradizionali: composizione chimica e mineralogica, granulometria, caratteristiche reologiche, plasticità, colabilità, caratteristiche termiche, fusibilità, comportamento in cottura. Gli impasti ceramici: composizione generale, funzioni, criteri di progettazione.
• La preparazione degli impasti ceramici. Macinazione, omogeneizzazione, regolazione dell'umidità. Processi a secco e processi a umido: principi, impianti, parametri operativi, criteri generali di dimensionamento e di scelta. Aspetti tecnici, energetici, gestionali.
• La formatura. Metodi di formatura: pressatura delle polveri, formatura in plastico, colaggio: principi, impianti, parametri operativi, criteri generali di dimensionamento e di scelta. Aspetti tecnici, energetici, gestionali.
• L'essiccamento. Il sistema argilla acqua e l'essiccamento. Principi generali dell'essiccamento dei manufatti ceramici. Processi di essiccamento: impianti, parametri operativi, criteri generali di dimensionamento e di scelta. Aspetti tecnici, energetici e gestionali.
• Gli smalti e la smaltatura. Funzioni degli smalti. Tipi, composizioni, struttura degli smalti ceramici. Caratteristiche e durabilità del sistema supporto/smalto. Tecniche di applicazione degli smalti e criteri generali di scelta.
• La cottura. Azione del calore sugli impasti ceramici tradizionali e sui rispettivi manufatti. Cottura del supporto e cottura dello smalto: bicottura e monocottura. Finalità e modalità della cottura ceramica. Tecnologie di cottura: impianti, parametri operativi, criteri generali di dimensionamento e di scelta. Aspetti tecnici, energetici e gestionali.
• I prodotti ceramici tradizionali: prodotti ceramici per l'edilizia, per la casa, per l'industria. Vengono trattati le seguenti classi di prodotti: laterizi, piastrelle, articoli sanitari, tubi, leganti, stoviglieria, ceramica artistica, refrattari, abrasivi, porcellane per elettrotecnica, discutendo per ognuna: classificazione, cicli tecnologici di fabbricazione, caratteristiche principali e rispettivi metodi di misura, norme di riferimento e requisiti per le diverse caratteristiche, correlazioni fra caratteristiche e prestazioni in esercizio, criteri generali di scelta
• I prodotti ceramici per tecnologie avanzate. Classificazione funzionale. Ceramici a base di ossidi, nitruri, carburi, boruri. Le caratteristiche meccaniche dei ceramici strutturali. Meccanismi di rinforzo e tenacizzazione. Compositi a matrice ceramica. Principi e processi di sinterizzazione. Metodi convenzionali ed avanzati di ottenimento di polveri sinterizzabili.
• Pigmenti e smalti.
• Vetri.

Modulo 2 Advanced ceramics and materials characterization (dr. Micaela Degli Esposti, 36 h)

• Bioceramici e biovetri per applicazioni in ingegneria protesica e medicina rigenerativa.
• Applicazioni speciali dei ceramici avanzati: gli scudi termici per veicoli spaziali.
• Cool roof.
• Reazioni sol-gel.
  
• Determinazione delle proprietà superficiali dei materiali: XPS.
• Metodi cromatografici per la caratterizzazione di polimeri: GPC.
• Metodi spettroscopici per la caratterizzazione chimica dei materiali: FT-IR, UV-Vis, NMR, XRD.
• Determinazione delle proprietà meccaniche dei materiali: durezza, test a trazione, flessione e compressione, test d’impatto.
• Analisi termica dei materiali: TGA, DTA, DSC.
  
• Microscopie: microscopia ottica, elettronica SEM e TEM, microscopia a forza atomica AFM
• Casi studio dall'industria e dall'università.

Testi/Bibliografia

• Materiale didattico fornito dai docenti e disponibile su on line.
• Materiali da costruzione. L. Bertolini. Volume primo, 2° Ed., Città Studi Ed., Milano, 2010.
• Scienza e Tecnologia dei Materiali. W. F. Smith, J. Haschemi. McGraw-Hill, Milano.
• Instrumental methods of analysis. Hobart H. Willard, Lynne L. Merritt Jr, John A. Dean, Frank A. Settle Jr. CBS.
• Foundation of materials science and engineering. W. F. Smith, J. Haschemi. McGraw Hill.
• Materials science and engineering an introduction. W. D. Callister, D. G. Rethwisch. John Wiley & Sons.
• Fundamentals of materials science and engineering an integrated approach. W. D. Callister, D. G. Rethwisch. John Wiley & Sons.
• Biomaterials science - An introduction to materials in medicine. B. D. Ratner, A. S. Hoffman, F. J. Schoen, J. E. Lemons. Academic Press Elsevier, 2013

Metodi didattici

Lezioni frontali.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale sui contenuti dei due moduli che costituiscono il corso complessivo. Il voto finale è rappresentato dalla media pesata sui CFU dei due moduli del corso.

Strumenti a supporto della didattica

Dispense delle lezioni fornite dai docenti disponibili su Virtuale.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Micaela Degli Esposti

Consulta il sito web di Enrico Sassoni