Corso di laurea in Scienza dei Materiali
Corso di laurea in Scienza e Tecnologia dei Materiali

E' importante che gli studenti e le studentesse abbiano assimilato i concetti base forniti dalla Chimica Generale e Inorganica. In particolare: il legame chimico, le proprietà periodiche, le configurazioni elettroniche.

• Acquisire familiarità con l’osservazione e la comprensione delle principali strutture solide di interesse nel campo dei materiali. 
• Acquisire i concetti relativi alla chimica dei solidi con particolare attenzione a: legame chimico operante nei vari tipi di solido,  energia reticolare,  difettistica, proprietà meccaniche dei solidi.
• Correlare la conoscenza delle principali strutture alla natura del materiale stesso attarverso conoscenze di cristallo-chimica
• Collegare i concetti generali della chimica dei solidi alle caratteristiche specifiche e alle applicazioni di vari tipi di materiali strutturali e funzionali (ceramici, vetri, semiconduttori etc.)

 

AI termine dell'insegnamento lo studente/la studentessa dovrà dimostrare di

• essere in grado di comprendere i principi fondamentali della chimica di stato solido, a partire dall'analisi della struttura dei solidi riconoscendo le varie famiglie strutturali
• conoscere a fondo le relazioni tra il legame chimico e la natura del materiale stesso
• applicare e stabilire correlazioni tra struttura e proprietà chimico-fisiche dei materiali
• saper individuare e descrivere le proprietà meccamiche dei diversi materiali
• essere in grado di descrivere le proprietà strutturali e chimico-fisiche di alcune classi di materiali funzionali e strutturali
• saper individuare le fonti da cui trarre informazioni per approfondire autonomamente lo studio delle diverse classi di materiali analizzate.

 

1. Introduzione ai Materiali.                                                                                   

2. Richiami alle strutture cristalline di riferimento. Solidi binari e ternari.

3. Cenni di cristallochimica: legame chimico nei solidi. Solidi covalenti, ionici, metallici, molecolari.  Solidi a base carbonio.     

4. Proprietà meccaniche dei solidi. Attrazioni e repulsioni nei solidi. Diagrammi Condon-Morse. Comportamento elastico. Sollecitazione e deformazione.  Prove di trazione. Legge di Hooke e modulo di Young. Fase elastica e fase plastica. Carico di snervamento e di rottura. Tenacità. Prove d’urto. Prove di fatica. Durezza. Scorrimento viscoso o creep

5. SOLIDI IONICI. Esistenza e dimensione degli ioni. Principi generali che presiedono alla formazione di solidi ionici. Condizioni di formazione di un solido ionico: elettroneutralità locale, rapporto tra raggi ionici. L’energia reticolare nei solidi ionici. Equazioni di Born Landé e Born Mayer. Il ciclo termodinamico di Born-Haber. Elementi di transizione e cristalli ionici. Teoria del campo cristallino. Proprietà magnetiche degli ioni di transizione in cristalli. Energia di stabilizzazione di campo cristallino.                        

6. DIFETTI PUNTUALI NEI CRISTALLI IONICI. Tipologia dei difetti. Difetti puntuali intrinseci. Concentrazione di difetti in solidi ionici. La conducibilità ionica nei solidi. Conduttori fast-ion (ioduro d'argento, beta allumina, etc.)  e loro applicazioni. Materiali per batterie. Cenni alle celle a combustibile. I centri di colore. Difetti puntuali non stechiometrici. Soluzioni solide. Difetti aliovalenti e induzione di valenza. Ruolo dei difetti puntuoali nella conduzione ionica.            

7. MATERIALI CERAMICI. Ceramici tradizionali e silicati. I fillosilicati e le argille. I ceramici tradizionali.: composizione, tecnologie di preparazione. Casting. Processi di cottura. Trasformazioni fisiche e chimiche nella cottura. Ceramici avanzati o neoceramici. Refrattari e ceramici speciali.  

8. ZEOLITI. Struttura dei principali sistemi zeolitici, proprietà delle zeoliti. Setacci molecolari, catalizzatori size selective.     

9. LEGANTI. Leganti aerei e idraulici . Il cemento Portland. Composizione dei cementi ordinari e processi di preparazione. Idratazione dei cementi. Proprietà fisiche e meccaniche dei cementi. Calcestruzzi e calcestruzzi armati.            

10. VETRI E Vetroceramici. Formazione di fasi vetrose per raffreddamento da fuso: la transizione vetrosa. Tendenza alla formazione di vetri Formatori e modificatori di reticolo  Composizione dei vetriLavorazione del vetro. Trattamenti termici su manufatti di vetro             

Tipologia Insegnamento

L'insegnamento sarà erogato in presenza. 48 ore di lezioni frontali.

Sarà disponibile il materiale didattico sia su Campusnet che sulla piattaforma Moodle.

• Comunicazione con gli/le studenti: email per domande di carattere personale ed eventuale possibilità di colloqui individuali in presenza o in remoto

Frequenza

Frequenza non obbligatoria

L'esame sarà ORALE, in presenza.

Per coloro che frequentano le lezioni sono previsti test di valutazione dell'apprendimento in itinere. A scelta dello/a studente questi test potranno entrare a par parte della valutazione finale.

Il voto è in trentesimi

Dispense del Docente fornite a tutti/e gli/le studenti su piattaforma Campusnet e Moodle.