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Ingegneria dei nanomateriali
01UAPMZ
A.A. 2020/21
Lingua dell'insegnamento
Italiano
Corsi di studio
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Dei Materiali - Torino
Organizzazione dell'insegnamento
| Didattica | Ore |
|---|---|
| Lezioni | 88 |
| Esercitazioni in laboratorio | 12 |
Docenti
| Docente | Qualifica | Settore | h.Lez | h.Es | h.Lab | h.Tut | Anni incarico |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Sangermano Marco | Professore Ordinario | IMAT-01/A | 58 | 0 | 0 | 0 | 3 |
Collaboratori
Didattica
| SSD | CFU | Attivita' formative | Ambiti disciplinari | FIS/03 ING-IND/22 ING-IND/22 |
4 3 3 |
B - Caratterizzanti F - Altre attività (art. 10) B - Caratterizzanti |
Discipline fisiche e chimiche Altre conoscenze utili per l'inserimento nel mondo del lavoro Discipline dell'ingegneria |
|---|
2020/21
La principale caratteristica di un materiale nanostrutturato è il fatto di essere progettato e modificato nella sua nanostruttura al fine di ottenere un preciso insieme di prestazioni, generalmente superiori o comunque non assimilabili a quelle esibite dai materiali "convenzionali". Le strutture cristalline di dimensioni inferiori ai 100 nanometri presentano infatti caratteristiche peculiari che è possibile sfruttare, attraverso particolari processi di lavorazione, con riferimento anche alla macroscala.
Attraverso l'uso delle nanotecnologie si possono realizzare nuovi materiali funzionali, strumenti e sistemi con straordinarie proprietà derivanti dalla loro struttura molecolare ed implementare qualità e caratteristiche di processi e prodotti esistenti. Alla nanoscala, infatti, gli oggetti sono in grado di cambiare colore, forma e fase molto più facilmente che alla macroscala Il Corso affronta quindi le proprietà peculiari dei nanomateriali nonché la loro progettazione ed il loro impiego.
The main feature of a nanostructured materials relies on the possibility to be modified in its nanostructure to achieve advanced properties with respect to the conventional materials. The properties of crystal lattice below of 100 nm can be exploited through specific technologies.
By using nanotechnology, it is possible to achieve new functional materials. At the nanoscale dimension the object can change their colour, shape and phase much easier than at macroscale. During this course we will take into consideration the peculiar properties of nanomaterials, the engineering and their use.
L'obiettivo è di sviluppare nell'allievo la capacità di progettare un materiale a dimensioni nanometriche e saperne riconoscere le proprietà peculiari. AL termine del Corso lo studente avrà acquisito informazioni sulle proprietà dei nanomateriali e sulle nanotecnologie.
The aim is to induce in the student the ability to engineer a nanostructured material and to known the peculiar properties of nanomaterials.
L'allievo che accede a questo insegnamento deve conoscere le proprietà generali dei materiali metallici, ceramici e polimerici in forma massiva (non nanostrutturati). Sono inoltre richieste nozioni di base di meccanica quantistica e struttura della materia ed anche delle principali tecniche di caratterizzazione chimico-fisiche di materiali.
The student needs to know the general properties of metallic, ceramic and polymeric materials in bulk. It is important to have basic knowledge on quanto-mechanic and materials structure besides the main physical-chemical characterization techniques.
Introduzione ai nanomateriali: Proprietà dei materiali alla nanoscala: effetto delle dimensioni sul comportamento dei materiali. Proprietà elettroniche di banda, proprietà ottiche, plasmone di risonanza, proprietà termiche ed elettriche.
Nanoparticelle (sistema 0D): quantum dots, nanoparticelle metalliche e polimeriche.
Nanofili (sistemi 1D): Nanofili semiconduttori e metallici: sintesi, funzionalizzazione, impiego. Nanotubi di carbonio: sintesi, funzionalizzazione, impiego.
Materiali bidimensionali (sistemi 2D): grafene, quantum wells, membrane nanostrutturate. Tecnologie MEMS and NEMS.
Materiali nanostrutturati (sistemi 3D): BCPs e self-assembling: diagrammi ordine-disordine e trattazione termodinamica dell’autoassemblaggio dei copolimeri a blocchi. Impiego dei BCP come templanti. Nanocompositi. Biomimetica, nanorobots,
Laboratorio sul grafene e sui nanomateriali zeolitici.
Introduction to nanomaterials: properties of the nanoscale, effect of size on the behaviour of the materials. Electronic properties, optical properties, plasmon of resonance, thermal and electric properties.
Nanoparticles (system 0D): quantum dots, metallic and polymeric nanoparticles.
Nanorods (system 1D): metallic and semiconductor nanorods: synthesis functionalization and exploitation. Carbon nanotubes
Bidimensional materials (system 2D): graphene, quantum wells, nanostructured membranrs. MEMS and NEMS technologies.
Nanostructured materials (system 3D): BCPs, self-assembling: order-disorder diagram and thermodynamic of self-assembly. Nanocomposites. Biomimetics. Nanorobotic.
Laboratory on graphene and nanostructured zeolites.
Poiché questo modulo di insegnamento è una particolare sintesi di diversi aspetti della chimica, fisica e tecnologia dei nanomateriali è stato sviluppato del materiale didattico apposito che non coincide con testi disponibili sul mercato. Le diapositive utilizzate a lezione, vengono messe a disposizione agli studenti iscritti all'insegnamento sul portale della didattica.
Since this cours is an interdisciplinary course taking knowledge from chemistry, physics and materials engineering, it has been prepared handouts related to the course, that will be available to the students.
Per approfondimenti è possibile fare riferimento ai seguenti libri di testo:
1) “Introduction to Nanoscience and Nanotechnology”, G. L. Hornyak et al. (CRC Press)
2) “Introduction to Nanotechnology” C. P. Poole e F. J. Owens (Wiley)
1) “Introduction to Nanoscience and Nanotechnology”, G. L. Hornyak et al. (CRC Press)
2) “Introduction to Nanotechnology” C. P. Poole e F. J. Owens (Wiley)
Modalità di esame: Elaborato scritto prodotto in gruppo; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
Modalità di esame: prova scritta obbligatoria con domande aperte su tutto il programma svolto a lezione. Sarà verificata l'acquisizione delle conoscenze e la comprensione delle proprietà chimico fisiche dei materiali alla nanoscala e delle loro applicazioni come materiali funzionali in svariati campi tecnologici. Una parte della valutazione riguarderà la relazione scritta sulla attività di laboratorio.
Exam: Group essay; Computer-based written test using the PoliTo platform;
Compulsory written exam with open questions. There will be tested the knowledge on the physical-chemistry properties of nanomaterials as functional materials and their use in different fields of applications. There wil be an evaluation on laboratory report.
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Elaborato scritto prodotto in gruppo; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
Modalità di esame: prova scritta obbligatoria con domande aperte su tutto il programma svolto a lezione. Sarà verificata l'acquisizione delle conoscenze e la comprensione delle proprietà chimico fisiche dei materiali alla nanoscala e delle loro applicazioni come materiali funzionali in svariati campi tecnologici. Una parte della valutazione riguarderà la relazione scritta sulla attività di laboratorio.
Exam: Written test; Group essay; Computer-based written test using the PoliTo platform;
Compulsory written exam with open questions. There will be tested the knowledge on the physical-chemistry properties of nanomaterials as functional materials and their use in different fields of applications. There wil be an evaluation on laboratory repo