I materiali rivestono un ruolo di grande rilievo nella progettazione e l'insegnamento 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 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 come applicare queste conoscenze di base alla verifica delle proprietà del materiale, al fine di ottimizzarlo per la specifica applicazione; - avere consapevolezza dell'importanza della selezione dei materiali in modo che essi rispondano adeguatamente ai requisiti di progetto; - conoscere la terminologia internazionale, in particolare quella inglese.

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

Gli insegnamenti di Scienza e Tecnologia dei Materiali presentano contenuti comuni alla formazione dell'Ingegnere, riassumibili nei punti seguenti: Legame chimico e influenza sulle proprietà dei materiali. Struttura dei materiali cristallini e amorfi. Difetti reticolari. Correlazione struttura-comportamento elastico dei materiali. Correlazione struttura-comportamento plastico dei materiali. Caratterizzazione meccanica dei materiali. Correlazione struttura-altre proprietà dei materiali (chimiche, fisiche). Modificazione delle proprietà dei materiali: costituenti microstrutturali dei materiali (soluzioni solide, fasi intermedie,...), trasformazioni di stato e relativi diagrammi (fusione/solidificazione, rafforzamento per precipitazione), fondamenti dei trattamenti termici, evoluzione microstrutturale e conseguenze sulle proprietà. Generalità sulle principali classi di materiali di interesse ingegneristici (metallici, ceramici, polimerici), con esempi specifici sui principali materiali di interesse. I leganti aerei: gesso e calce e relative applicazioni in edilizia. Introduzione al cemento e descrizione della norma UNI-EN 197-1. Il clinker di Portland: fabbricazione e costituenti mineralogici. Idratazione del cemento e prodotti di idratazione. Introduzione allo sviluppo delle caratteristiche meccaniche. Componenti (aggregati, additivi) e proprietà dei calcestruzzi (lavorabilità, rapporto acqua-cemento, stagionatura). Introduzione al degrado nel calcestruzzo: cause chimiche, fisiche e meccaniche. Il legno e i materiali compositi artificiali.

Una parte dell'insegnamento (12 h) sarà dedicato ad esercitazioni in aula, in cui verranno svolti esercizi relativi ad una parte degli argomenti trattati nelle ore di lezione.

William Callister, Materiali per l'Ingegneria Civile ed Industriale, Edises oppure Donald Askeland, Scienza e Tecnologia dei Materiali, Città Studi edizioni. Luca Bertolini, Materiali da Costruzione, primo volume, CittàStudi edizioni. Mario Collepardi, il nuovo calcestruzzo, Tintoretto editore. Mario Collepardi, Dizionario Enciclopedico del Calcestruzzo, Tintoretto editore. Saranno messi a disposizione dal docente sul portale della didattica i lucidi proiettati a lezione.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

Exam: Written test;

... La prova scritta consisterà in: - una prima prova di 8-10 domande vero/falso su argomenti fondamentali, di breve durata (10-15 minuti). La prova si intende superata se lo studente fa non più di due errori. Se lo studente supera la prima prova accede alla seconda. Il risultato di questa prova non contribuisce alla valutazione finale. - una seconda prova scritta di 10 tra domande aperte ed esercizi (tipicamente 8 domande e 2 esercizi, durata 1h30min). Le risposte alle domande saranno valutate a seconda della loro pertinenza, completezza e accuratezza, per dare la valutazione finale. Un facsimile della prova d’esame viene reso disponibile e commentato dal docente in aula. L'esame ha l'obiettivo di verificare il grado di preparazione dello studente in merito a: - la relazione tra proprietà macroscopiche dei materiali e la microstruttura; - le modalità di valutazione delle proprietà dei materiali; - le proprietà e le possibili applicazioni delle principali classi dei materiali; - i fenomeni fisico-chimici alla base del comportamento dei materiali.

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.