Il modulo di Scienza e Tecnologia dei Materiali si propone di fornire una cultura ingegneristica di base sui materiali, con particolare enfasi alle correlazioni esistenti tra struttura, microstruttura e prestazione del materiale, sottolineando quindi le potenzialità di progettazione con materiali tradizionali ed innovativi, attraverso un controllo delle loro caratteristiche microstrutturali. La trattazione è pertanto finalizzata alla comprensione di come le proprietà di un materiale possano significativamente condizionare la fase di scelta, nell'ambito del processo progettuale di un sistema complesso. Accanto agli approfondimenti teorici, si dedica spazio ad esempi illustrativi, che consentano allo studente di riflettere su come tali proprietà costituiscano una informazione indispensabile per l'adozione di una corretta procedura di selezione e progettazione, anche in considerazione delle modalità disponibili per la loro modifica: particolare enfasi è quindi posta sui concetti tipici della tecnologia dei materiali, di spiccata utilità ingegneristica, mantenendo un legame logico ed esplicativo con gli aspetti di base della scienza dei materiali. L'insegnamento riguarda in dettaglio la descrizione dei materiali non metallici, ossia ceramici, polimerici e vetrosi, con cenni ai materiali compositi e si pone come fonte di conoscenza complementare e integrativa alle nozioni fornite nel modulo di Tecnologia dei materiali metallici.

L’insegnamento si propone l'obiettivo generale di fornire allo studente una formazione di base sui materiali capace di coniugare sinergicamente aspetti scientifici ad aspetti tecnologici, fornendo linee-guida per la traduzione di conoscenze di base in strumenti sfruttabili nella progettazione. Quindi al termine dell'insegnamento si chiederà allo studente di: - conoscere la dipendenza delle proprietà macroscopiche dei materiali da aspetti di livello atomico e microstrutturale ; - conoscere la classificazione dei materiali in base ai loro legami chimici, l’influenza della tipologia di legame sulle proprietà, la struttura dei materiali , l'influenza dei difetti reticolarti sulle proprietà dei materiali. - conoscere la possibilità di applicare queste conoscenze di base al controllo delle proprietà del materiale, per rendere più adatte alla specifica applicazione e ai requisiti di progetto -Conoscere e comprendere le proprietà meccaniche, le proprietà termiche e ottiche dei materiali e la correlazione con la loro struttura. - conoscere la terminologia internazionale, in particolare quella inglese per poter interpretare gli standard normativi - conoscere ed interpretare i principali diagrammi di stato; - conoscere le caratteristiche delle principali classi di materiali non metallici ( vetri, ceramici, polimeri e compositi) , con particolare riferimento a quelli di interesse ingegneristico; conoscenza delle principali proprietà, cenni alle tecnologie produttive e applicazioni - applicare le conoscenze acquisite sulla struttura e sulle proprietà dei materiali per risolvere esercizi pratici relativi a proprietà meccaniche e termiche. - applicare le conoscenze acquisite sulla microstruttura dei materiali, sui diagrammi di stato e sulle trasformazioni da essi descritte per risolvere esercizi semplici di determinazione delle fasi presenti, delle loro composizioni, quantità relative e delle microstrutture su diagrammi di stato binari

Lo studente deve possedere una cultura scientifica solida, con particolare riferimento a conoscenze di base nel settore della Chimica, Fisica, Analisi matematica e Fondamenti di Meccanica Strutturale.

Il modulo di Scienza e Tecnologia dei Materiali presenta contenuti indispensabili alla formazione dell'Ingegnere, riassumibili nei punti seguenti: -Struttura dei materiali cristallini e amorfi; difetti reticolari. -Correlazione struttura-comportamento elastico dei materiali. -Correlazione struttura-comportamento plastico dei materiali. -Correlazione struttura-altre proprietà dei materiali (termiche, elettriche, ottiche). -Modifica delle proprietà dei materiali: costituenti microstrutturali dei materiali (soluzioni solide, fasi intermedie), diagrammi di stato e trasformazioni (fusione/solidificazione, rafforzamento per precipitazione), evoluzione microstrutturale e conseguenze sulle proprietà. - Generalità sulle principali classi di materiali non metallici di interesse ingegneristico (ceramici, polimerici, vetri, compositi): cenni alle principali categorie e loro proprietà. Esempi relativi all'utilizzo di tali materiali nel settore dell'Ingegneria dell'Autoveicolo

42.5 ore di lezione in aula + 6 ore di esercitazione + 1.5 ore di laboratorio. -Le lezioni frontali in aula mirano a sviluppare le conoscenze relative alle tipologie di materiali, ai loro legami chimici, alla loro struttura e microstruttura, alle loro proprietà e alle strategie tecnologiche per la produzione di materiali e per la modulazione delle loro proprietà (come descritto in dettaglio nel programma). - Le esercitazioni intendono costituire per gli allievi un momento di revisione dei concetti appresi mediante applicazioni ed esercizi di calcolo, stimolando l’abilità di applicare le conoscenze acquisite nella risoluzione di problemi pratici. - I laboratori costituiscono un introduzione alla misura di alcune proprietà meccaniche ( misura del modulo elastico, test di trazione, prova di durezza) ; gli studenti avranno modo di osservare prove di caratterizzazione in tempo reale sui materiali, consolidando in tal modo i concetti appresi a lezione.

Per il modulo di Scienza e Tecnologia dei Materiali, sono elencati alcuni libri di riferimento. Il docente indicherà di volta in volta l'opportuna bibliografia. W. D. Callister, Materials Science and Engineering an Introduction, Wiley&Sons M. Ashby, H. Shercliff, D. Cebon, 'Materiali. Dalla scienza alla progettazione ingegneristici' Casa Editrice Ambrosiana (2009) W.F. Smith, 'Scienza e Tecnologia dei Materiali' McGraw-Hill (2004) J.F. Shackelford 'Scienza e Ingegneria dei Materiali', Pearson-Paravia (2009).

Slides;

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

Exam: Written test;

... Per quel che concerne i contenuti del modulo di Scienza e Tecnologia dei Materiali, essi saranno verificati con una prova scritta con domande aperte, esercizi di calcolo e quiz multiscelta su tutti gli argomenti trattati durante l’insegnamento, che possono essere riassunti come: - correlazione delle proprietà macroscopiche dei materiali con la struttura atomica e la microstruttura; - controllo delle proprietà del materiale, per renderle più adatte ad una specifica applicazione; - selezione dei materiali in modo che essi rispondano adeguatamente ai requisiti di progetto; - terminologia internazionale, in particolare quella inglese, degli standard normativi. La durata dello scritto è di circa 1 ora (circa 15 domande). Il punteggio massimo totale sarà 32 punti, pari a 30L. Per ogni risposta sbagliata nelle domande multiscelta sarà applicata una penalizzazione. Ogni risposta non data vale 0 punti. Nella prova d’esame non è consentito l’uso di materiale didattico. A tutti gli studenti è data facoltà di incontrare i docenti per commenti sulla valutazione dell’esame. Il voto finale dell’esame sarà dato dalla media aritmetica delle prove del modulo di Scienza e Tecnologia dei Materiali e Tecnologia dei Materiali Metallici arrotondato per eccesso. Per superare l’esame occorre aver ottenuto un voto sufficiente in entrambi i moduli.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.