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

Materials characterization

• Influenza del legame chimico sulle proprietà meccaniche dei materiali. Frattura duttile e fragile. Metodi di determinazione delle proprietà meccaniche: prove di durezza, trazione, flessione, compressione, impatto
• Strutture cristalline ed amorfe. Reticoli cristallini di Bravais, celle unitarie tipiche dei materiali metallici e ceramici. Polimorfismo e trasformazioni polimorfiche: il caso di silice e zirconia. Difetti nei reticoli cristallini e loro effetti sulle proprietà meccaniche
• Diffrattometria a raggi X (XRD) con geometria di Bragg-Brentano e ad angolo radente (GID). Cenni sulla diffrattometria a neutroni ed elettroni.
• Spettroscopia ultravioletta-visibile (UV-Vis) e infrarossa (IR). Spettroscopia di fluorescenza a raggi X (XRF).
• Spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR) e spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS)
• Microscopia ottica. Microscopia elettronica a scansione (SEM) con spettroscopia ad emissione di energia (EDS). Microscopia elettronica in trasmissione (TEM). Microscopia a forza atomica (AFM).
• Analisi termiche: termogravimetria (TGA), analisi termica differenziale (DTA) e calorimetria differenziale a scansione (DSC).
• Cromatografia ionica (IC) e altre tecniche cromatografiche.
• Metodi di misura della porosità: assorbimento d'acqua, porosimetria ad intrusione di mercurio (MIP), adsorbimento di azoto con metodo BET e tomografia computerizzata (CT).
  

 

Ceramics technology

• Classificazione dei materiali ceramici: ceramici tradizionali (vetri, laterizi, piastrelle, cementi, abrasivi, refrattari) e ceramici avanzati (ossidici e non ossidici).
• Classificazione dei silicati: inosilicati, sorosilicati, inosilicati, fillosilicati (argille e miche), tectosilicati (quarzo, feldspati e zeoliti). Materie prime per ceramici tradizionali: argille, fondenti e smagranti. Ruolo e quantificazione dell'acqua negli impasti ceramici.
• Tecnologie di formatura dei ceramici tradizionali: pressatura, estrusione e colaggio. Cottura dei ceramici tradizionali. Trasformazioni in cottura dei materiali ceramici. Reattività in funzione della temperatura. Creazione di nuove fasi cristalline e sviluppo delle proprietà meccaniche. Greificazione.
• Laterizi: materie prime, processo produttivo, proprietà. Ruolo e determinazione della porosità. Concetto di resistenza caratteristica. Aspetti legati alla durabilità e alla sostenibilità.
• Piastrelle ceramiche: materie prime e processo produttivo. Cicli industriali per la fabbricazione di piastrelle in monocottura o bicottura. Ruolo e determinazione della porosità. Proprietà meccaniche. Classificazione delle piastrelle ceramiche. Funzionalizzazione delle superfici ceramiche mediante particelle fotocatalitiche.
• Vetri: struttura del materiale, composizione, proprietà fisiche, chimiche, meccaniche, termiche, ottiche. Tecnologia di produzione delle lastre di vetro (vetro float). 
• Cementi: materie prime, processo produttivo, proprietà ed applicazioni.
• Calcestruzzo: produzione, proprietà, problemi legati alla durabilità e alla sostenibilità ambientale
• Materiali ad attivazione alcalina. Materiali ceramici refrattari (mullitici ed alluminosi) e abrasivi.
• Materiali ceramici avanzati: ossidi (allumina, zirconia, titania) e non ossidi (carburi, nitruri, boruri)
• Bioceramici e biovetri per applicazioni biomediche e medicina rigenerativa: composizione e proprietà.
• Casi di studio dall'accademia e dall'industria

Testi/Bibliografia

• W.D. Callister and D. G. Rethwisch Materials science and engineering - An introduction, VIII Edition, John Wiley & Sons.
• R.B. Heimann, Classic and advanced Ceramics – From fundamentals to applications, Wiley-VCH
• Biomaterials science - An introduction to materials in medicine. B. D. Ratner, A. S. Hoffman, F. J. Schoen, J. E. Lemons. Academic Press Elsevier, 2013
• Instrumental methods of analysis. Hobart H. Willard, Lynne L. Merritt Jr, John A. Dean, Frank A. Settle Jr. CBS.

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni in laboratorio.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame orale sui contenuti del corso.

Il colloquio è finalizzato ad appurare che lo studente abbia acquisito le conoscenze relative all'insegnamento e abbia sviluppato l'abilità di mettere a frutto tali conoscenze, sapendole applicare a nuovi casi e sapendo effettuare confronti e scelte ragionate.

La capacità di esprimere tali conoscenze e tali abilità utilizzando un linguaggio tecnico appropriato è oggetto della valutazione e contribuisce al voto finale.

Strumenti a supporto della didattica

Dispense delle lezioni fornite dal docente e disponibili su Virtuale.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Enrico Sassoni