29980 - MATERIALI CERAMICI T

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Industria, innovazione e infrastrutture Consumo e produzione responsabili

Anno Accademico 2018/2019

Conoscenze e abilità da conseguire

Fornire agli studenti d'ingegneria chimica le conoscenze indispensabili per gli impieghi, la trasformazione ed il riciclo dei materiali ceramici.

Programma/Contenuti

Prerequisiti/Propeudicità:

Lo studente che accede a questo insegnamento ha di norma frequentato il corso di Scienza dei Materiali.

Tutte le lezioni sono tenute in Italiano. È quindi necessaria la comprensione della lingua italiana per seguire con profitto il corso.

Programma:

Introduzione. 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 e chimiche. Correlazioni microstruttura e proprietà.

Le materie prime. 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, fisiche e termiche.

La preparazione degli impasti ceramici. Composizione generale, funzioni e criteri di progettazione. 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 e energetici.

L'essiccamento, la decorazione/smaltatura e la cottura per i prodotti ceramici tradizionali (laterizi, piastrelle, sanitari). Principi generali dell'essiccamento dei manufatti ceramici. Decorazione/smaltatura: Funzioni degli smalti. Tipi, composizioni, struttura degli smalti ceramici. Decorazione digitale. Bicottura e monocottura. Impianti, parametri operativi, aspetti tecnici e energetici.

Il degrado dei materiali ceramici. Durabilità dei materiali ceramici: caratteristiche che determinano la vulnerabilità dei materiali ai diversi fenomeni di degrado. Meccanismi di degrado: degrado fisico-meccanico, chimico e biologico, con particolare riferimento a: cause ed effetti della presenza di umidità nei materiali, cicli di gelo e disgelo, cristallizzazione salina, cicli termici, attacco acido. Valutazione della durabilità: test di degrado accelerato (procedure e normativa), cenni alle metodologie per la riduzione della suscettibilità dei materiali al degrado.

Bioceramici per applicazioni in ingegneria protesica e medicina rigenerativa. Materiali biocompatibili, bioattivi e biomimetici. Bioceramici per la sostituzione o riparazione di tessuti ossei e per applicazioni dentali: l’osso come biomateriale; materiali osteoinduttivi e osteoconduttivi; ceramici a base di idrossiapatite, fosfati di calcio e apatiti sostituite; vetroceramici e biovetri; zirconia; bioceramici funzionalizzati; metodi di sintesi e deposizione di idrossiapatiti; valutazione della biocompatibilità e delle performance dei materiali.

Tecniche di caratterizzazione dei materiali ceramici. Microscopio ottica ed elettronica, diffrattometria a raggi X, spettroscopia EDS, spettroscopia IR, spettroscopia RAMAN, porosimetria ad intrusione di mercurio, spettrofotometria, termogravimetria, prove meccaniche, prove non distruttive per le indagini in situ.

I ceramici avanzati e i refrattari. Classificazione funzionale e principali caratteristiche meccaniche e termiche.

Aspetti normativi e sostenibilità ambientale nella produzione delle piastrelle ceramiche. Emissioni gassose ed idriche, fanghi e residui solidi, etichette ambientali.

Vetri. Materie prime, tecnologia di produzione, principali caratteristiche chimico, fisiche e meccaniche.

Il laboratorio ceramico (presso Centro Ceramico, via Martelli 26, Bologna). Esercitazioni, esperienze, dimostrazioni

Testi/Bibliografia

  • L.Bertolini – Materiali da costruzione, Volume primo, 2° Ed. – Città Studi Ed., Milano, 2010
  • W.F.Smith - Scienza e Tecnologia dei Materiali, 3° Ed - McGraw-Hill It., Milano, 2006

Metodi didattici

Il corso è erogato attraverso lezioni frontali in aula ed esercitazioni in laboratorio presso il Centro Ceramico (via Martelli 26, Bologna) in modo tale da trasmettere la conoscenza delle principali fasi del processo ceramico e le tecniche di caratterizzazione più utilizzate.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso un colloquio orale senza l'aiuto di appunti e/o libri che mira a valutare il raggiungimento degli obiettivi didattici:

- conoscenza del processo ceramico

- conoscenza delle principali caratteristiche fisiche, meccaniche, termiche e durabilità dei materiali ceramici nei diversi settori applicativi.

Il voto finale si basa sulla valutazione dell'esposizione degli argomenti richiesti.

Il superamento dell’esame sarà garantito agli studenti che dimostreranno padronanza e capacità operativa in relazione ai concetti chiave illustrati nell’insegnamento, ed in particolare agli obiettivi didattici sopra riportati. Il punteggio sarà attribuito agli studenti in funzione di come sapranno dimostrare di aver compreso ed essere capaci di utilizzare tutti i contenuti dell’insegnamento illustrandoli con capacità di linguaggio adeguata. Sarà inoltre valutata la capacità di ragionamento e di collegamento dei vari argomenti trattati. Il mancato superamento dell’esame potrà essere dovuto all’insufficiente conoscenza dei concetti chiave, alla mancata padronanza del linguaggio tecnico, alla scarsa preparazione e padronannza della materia.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna luminosa, lavagna, presentazioni con power point

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Maria Bignozzi

Consulta il sito web di Gabriela Graziani