66935 - CHIMICA DEI MATERIALI CON LABORATORIO

Scheda insegnamento

SDGs

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

Consumo e produzione responsabili Lotta contro il cambiamento climatico

Anno Accademico 2021/2022

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente ha acquisito le conoscenze di base delle principali classi di materiali, delle loro proprietà ed applicazioni.

Contenuti

1 - INTRODUZIONE

1.1 Introduzione ai materiali, struttura del corso, laboratorio, prove parziali, esame.

2 - PARTE 1

2.1 Cristallografia: cella unitaria, sistemi cristallini, indici di Miller.
2.2 Proprietà meccaniche: aspetti generali, differenze tra prove su metalli e ceramici.

2.3 Difetti di punto (0D): definizione; diffusione nei solidi cristallini (metallici e ceramici); soluzioni solide sostituzionali - es.: lega Cu-Zn; soluzioni solide interstiziali - es.: lega Fe-C; composti non stechiometrici. Richiami ai diagrammi di fase a due componenti.

2.4 Difetti di linea (1D): dislocazioni a spigolo e deformazione plastica dei metalli (differenze tra legame nei metalli e nei ceramici e implicazioni relativamente a questi ultimi).

2.5 Difetti planari (2D): twinning (e SMAs); bordi di grano;  recupero, ricristallizzazione, crescita dei grani.

2.6 Difetti di volume (3D): diffusione di volume; sinterizzazione.

3 - Journal club: come si legge un lavoro scientifico

4 - Diffrazione di raggi X.5 - MATERIALI CERAMICI - Sintesi allo stato solido

5.1 Case study: Le ceramiche classiche.
5.2
 Case study: Cemento e calcestruzzo.
5.3 Esperienze di laboratorio: superconduttore, scheelite.

6 - MATERIALI CERAMICI - Sintesi in soluzione

6.1 Cristallizzazioni da soluzione.
6.2 Processi solvotermici.
6.3 Sol, gel, xerogel e aerogel.
6.4 Esperienze di laboratorio: perovskiti di fluoro, ferrofluidi.

7 - Cristalli liquidi: esperienza di laboratorio.8 - VETRI a base di ossidi.

8.1 Struttura, preparazione, proprietà chimiche, termiche,  meccaniche e ottiche.
8.2 Case study: fibre ottiche e tecniche CVD.

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LABORATORIO

La frequenza è obbligatoria.
Le esperienze saranno condotte in coppia.

Gli studenti saranno divisi in due gruppi, e ogni gruppo svolgerà cinque esperienze, seguite dalla caratterizzazione ai raggi X di uno dei composti ottenuti. 

Ogni coppia di studenti scriverà una relazione sulle esperienze condotte; le relazioni dovranno essere caricate su VLE al termine dei laboratori, entro la data comunicata dal docente.

ESPERIENZA 1:

Sintesi in solido del materiale luminescente Scheelite CaWO4 e del suo analogo SrWO4, e verifica delle proprietà di fluorescenza al variare del catione e della temperatura.

ESPERIENZA 2:

Sintesi in soluzione di una perovskite di ferro e altri metalli di transizione, e successiva caratterizzazione tramite diffrazione di raggi X da polveri microcristalline.

ESPERIENZA 3:

Sintesi in soluzione di un ferrofluido, e dimostrazione delle sue proprietà paramagnetiche.

ESPERIENZA 4: Sintesi di un superconduttore.

ESPERIENZA 5: Cristalli liquidi.

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Testi/Bibliografia

Callister "Scienza e ingegneria dei materiali" , EDISES, brossura, seconda o terza edizione, oppure (questo testo è un estratto del precedente): Callister, Rethwisch "Materiali per l'ingegneria civile e industriale", EDISES, brossura.

Materiale fornito dal docente.

Metodi didattici

Lezioni frontali, esercizi, laboratorio

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Gli studenti che frequentano il corso nell'anno accademico  2020/2021 potranno sostenere un primo parziale scritto intorno alla fine di ottobre, e un secondo parziale scritto a fine dicembre, al termine delle lezioni del terzo anno.

Al di fuori dei parziali, l'esame sarà di norma scritto e sarà costituito da tre domande aperte sugli argomenti del corso. Ogni domanda varrà 10 punti.

Su richiesta dello studente l'esame completo potrà sempre essere orale.

Gli studenti che non consegneranno le relazioni entro il termine indicato saranno interrogati anche sulle esperienze di laboratorio.

Si consiglia fortemente di sostenere l'esame dopo avere superato l'esame di Chimica Inorganica.

ATTENZIONE: Nel caso il compito scritto non sia leggibile, il docente scriverà allo studente mandandogli una scansione del compito, e lo studente dovrà rispondere inviando una copia conforme scritta al computer (semplice testo nella mail o file doc o pdf).

Verbalizzazione del voto:

1) Esame scritto. Il voto di esame è pubblicato in Almaesami: lo studente comunica per iscritto al docente l'accettazione o il rifiuto del voto. In assenza di comunicazioni da parte dello studente, il docente verbalizza comunque il voto entro due giorni.

2) Esame orale. Il voto d'esame è registrato subito, se possibile, o comunque entro un massimo di due giorni.

Gli studenti iscritti all'appello e che decidono di non sostenere l'esame devono cancellarsi dalla lista, o avvisare il docente per email. In caso contrario verrà loro verbalizzato l'esito dell'esame con la voce "ritirato".


Strumenti a supporto della didattica

powerpoint, lavagna, programmi grafici.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Fabrizia Grepioni