I materiali rivestono un ruolo di grande rilievo in ambito edile e l'insegnamento di Scienza e Tecnologia dei Materiali per l'Edilizia si propone in primo luogo di fornire una cultura ingegneristica di base sui materiali, con particolare enfasi alle correlazioni esistenti tra composizione, microstruttura e prestazione del materiale. La prima parte del corso è pertanto finalizzata alla comprensione di come le proprietà di un materiale possano significativamente condizionare le sue prestazioni. Il secondo macro-tema del corso è poi la presentazione delle varie classi di materiali, a partire da quelle tradizionali fino ai materiali più innovativi, presentati con un'attenzione particolare alla loro applicabilità in ambito edilizio. Per ogni classe di materiali si giustificheranno le prestazioni in funzione della loro composizione e microstruttura, per garantire la comprensione dei meccanismi fisici che condizionano il comportamento, ma si introdurranno anche 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. Tali aspetti hanno la funzione di giustificare la fattibilità reale dei prodotti, che non dipende solo dalle proprietà teoriche ma anche da fattori ingegneristici come la realizzabilità industriale, il costo, l'impatto ambientale, la durabilità. Accanto agli approfondimenti teorici, si dedicherà ampio spazio ad esempi illustrativi, che permettano allo studente di valutare il reale campo di applicazione di tali materiali in ambito edilizio. Sarà inoltre posto l'accento sulle principali tecniche di verifica delle proprietà dei materiali e sulle metodologie di scelta dei materiali, che non sostituiscano ma complementino la competenza degli studenti.

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 in ambito edilizio. 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.

CORRELAZIONE STRUTTURA-PROPRIETA' Legame chimico e influenza sulle proprietà dei materiali. Struttura dei materiali cristallini e amorfi. Struttura dei materiali molecolari. Difetti reticolari. Correlazione struttura-comportamento elastico dei materiali. Correlazione struttura-comportamento plastico dei materiali metallici. Correlazione struttura-altre proprietà dei materiali (chimiche, fisiche). MATERIALI METALLICI Accenno ai diagrammi di fase. Modificazione delle proprietà dei metalli: soluzioni solide, incrudimento, fasi intermedie. Trattamenti termici ed evoluzione microstrutturale. Acciai. Leghe di alluminio. Leghe di rame, magnesio, titanio, superleghe. Altre leghe metalliche. Tecnologie di preparazione dei materiali metallici. MATERIALI POLIMERICI Correlazione tra composizione, struttura e proprietà. Transizione vetrosa nei polimeri. Co-polimeri e leghe polimeriche. Principali commodities polimeriche Tecnopolimeri e biopolimeri. Vernici. Tecnologia di preparazione dei materiali polimerici. MATERIALI CERAMICI Correlazione tra composizione, struttura e proprietà. La preparazione dei ceramici. Materiali ceramici tradizionali. Materiali ceramici avanzati. Vetri. MATERIALI LEGANTI Leganti aerei: gesso e calce. Correlazione tra struttura e proprietà. Leganti idraulici: i cementi. Fabbricazione, proprietà, idratazione, e correlazione con le proprietà meccaniche. Calcestruzzo: componenti; proprietà allo stato fresco e allo stato indurito. Degrado dei materiali leganti e del calcestruzzo. Cementi e calcestruzzi speciali, sensorizzati, rinforzati. Riciclo del calcestruzzo. ALTRI MATERIALI Materiali compositi. Legno e materiali naturali. Semiconduttori e materiali funzionali. Altri materiali innovativi. RICICLO DEI MATERIALI E IMPATTO AMBIENTALE Principali problematiche riguardanti il riciclo delle varie classi di materiali. L'impatto ambientale delle varie classi di materiali. ESERCITAZIONI Struttura dei materiali. Proprietà meccaniche dei materiali e loro caratterizzazione. Proprietà fisiche dei materiali e loro caratterizzazione. Diagrammi di fase. Materiali cementizi. Scelta dei materiali tramite software Granta Materials Selector.

Una parte dell'insegnamento (12 h) sarà dedicato ad esercitazioni in aula (anche virtuale in relazione alle restrizioni dovute al COVID-19), in cui verranno trattati temi molto applicativi, tramite la presentazione di contenuti multimediali, lo svolgimento di esercizi, l'utilizzo del software Granta Materials Selector per la selezione dei materiali.

Un libro di Scienza e Tecnologia dei Materiali, per esempio: Callister, Scienza e Ingegneria dei Materiali, Edises Askeland, Scienza e Tecnologia dei Materiali, Città Studi edizioni. Un libro di Materiali da Costruzione, per esempio: Luca Bertolini, Materiali da Costruzione, primo volume, CittàStudi edizioni. Collepardi, il nuovo calcestruzzo, Tintoretto editore. Saranno inoltre messi a disposizione dai docenti, su portale della didattica, materiali specifici per i materiali innovativi, articoli scientifici, schede tecniche, e i lucidi proiettati a lezione.

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

Modalità di esame: prova scritta e prova orale obbligatoria. La prova scritta consisterà in: - 5-8 domande vero/falso. - 4-6 domande a risposta multipla (1 sola risposta vera) - 2-4 domande a risposta multipla (ogni affermazione vera o falsa) - 2-4 esercizi di calcolo e/o scelta dei materiali. Durante questo test scritto, svolto sulla piattaforma di ateneo Exam+Respondus, non è consentito l’uso di alcun materiale didattico o supporto elettronico al di fuori del computer con cui si svolge l’esame. Allo studente è però consentito l'uso di 2 fogli bianchi A4 e di una penna (nera o blu) come supporto alle risposte, purché durante la registrazione ambientale tutto sia ben visibile in videocamera. Sarà abilitata durante l'esame la calcolatrice sul pc. Il tempo massimo a disposizione per completare il test sarà di 60 minuti. Il calcolo del punteggio sarà indicato sul portale. Le risposte sbagliate daranno un punteggio negativo. Sarà inoltre attiva una Virtual Classroom di supporto per chattare con i docenti nel caso fossero necessari eventuali chiarimenti nell'interpretazione delle domande. L'esame ha l'obiettivo di verificare il grado di preparazione dello studente in merito ai temi trattati a lezione, con particolare attenzione a: - la comprensione della relazione tra composizione, struttura e proprietà dei materiali; - i fenomeni fisico-chimici alla base del comportamento dei materiali; - le modalità di valutazione delle proprietà dei materiali; - le proprietà, le modalità realizzative e le possibili applicazioni delle principali classi dei materiali.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Prova orale facoltativa; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

Modalità di esame: prova scritta e prova orale a discrezione dei docenti. La prova scritta consisterà in: - 6-10 domande a scelta multipla (vero/falso oppure con più opzioni) su argomenti fondamentali. - 5-8 domande a risposta aperte . - 2-4 esercizi di calcolo e/o scelta dei materiali. La durata della prova scritta sarà di 1,5 h. 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 ai temi trattati a lezione, con particolare attenzione a: - la comprensione della relazione tra composizione, struttura e proprietà dei materiali; - i fenomeni fisico-chimici alla base del comportamento dei materiali; - le modalità di valutazione delle proprietà dei materiali; - le proprietà, le modalità realizzative e le possibili applicazioni delle principali classi dei materiali.