I materiali rivestono un ruolo di grande rilievo in diversi ambiti applicativi, dall'automotive, all'aerospaziale, al civile, all'energetico. Il corso 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 e 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 la possibilità di applicare queste conoscenze di base al controllo delle proprietà del materiale, per rendere più adatte alla specifica applicazione; - conoscere come arrivare a selezionare i materiali in modo che essi rispondano adeguatamente ai requisiti di progetto; - sviluppare un approccio confidente ai materiali; - conoscere la terminologia internazionale, in particolare quella inglese.

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

Introduzione ai materiali; classificazione dei materiali e dei relativi processi; interazione processo-proprietà. L'approccio strategico: coniugare materiali e progetto. Cenni alla struttura dei solidi e richiami all'energia di coesione. La densità dei materiali. Sollecitazioni; modalità di carico. Le deformazioni. La legge di Hooke e il modulo di Young. Le curve sforzo-deformazione. La dipendenza del modulo elastico da caratteristiche atomiche. Soluzioni consolidate alla progettazione in campo elastico. Introduzione alle proprietà specifiche e al progetto in leggerezza. Definizione dei parametri di resistenza. Energia di deformazione plastica e duttilità. I difetti nei cristalli: dislocazioni e deformazione plastica. Deformabilità plastica nei polimeri. Cenno a meccanismi di rafforzamento, con riferimento a metalli e polimeri. Le prove meccaniche sui materiali: valutazione sperimentale delle principali proprietà meccaniche. Le Normative di riferimento. (h.30) Diagrammi di stato e cristallografia: esempi ed esercizi. (h.9) La tenacità dei materiali. Prove per la valutazione sperimentale della tenacità. La teoria di Griffith e la concentrazione di sollecitazione: tenacità a frattura. La ricerca del compromesso resistenza-tenacità: metalli, polimeri e compositi. La fatica nei materiali: carichi ciclici, danneggiamento, rottura a fatica. Materiali con e senza limite a fatica. Come migliorare la resistenza a fatica. (h.9) Le proprietà termiche dei materiali: definizione e metodi di misura. Espansione termica e conduttività termica: fenomeni atomici che presiedono al comportamento termico. Come modificare le proprietà termiche. Come progettare sfruttando le proprietà termiche: sensori e attuatori termici; scambiatori di calore; l'isolamento termico; gli ammortizzatori termici. L'impiego dei materiali in temperatura: temperature di esercizio minima e massima. Lo scorrimento viscoso. Prove e curve di creep. Danneggiamento e rottura da creep. La diffusione nei solidi e il suo ruolo nei meccanismi di creep. (h.6) Le proprietà elettriche: definizione e metodi di misura. Materiali conduttori, isolanti e dielettrici. Le proprietà magnetiche: definizione e metodi di misura. Le origini e la manipolazione delle proprietà magnetiche. (h.6)

l corso teorico si avvale di una serie di esercitazioni contenute in un laboratorio virtuale, fruibile on-line all'indirizzo http://didattica.polito.it/pls/portal30/docs/FOLDER/AREA_DOCENTE/SITO_VIRTLAB/INDEX.HTM.

L'apprendimento è basato sugli appunti delle lezioni. Libri di testo consigliati: La scelta dei Materiali nella progettazione industriale, di Micheal F. Ashby, G. Poli Materiali. Dalla scienza alla progettazione ingegneristici¿ Casa Editrice Ambrosiana (2009); M. Ashby, H. Shercliff, D. Cebon, Edizione italiana a cura di Laura Montanaro, MariaPia Pedeferri, Teodoro Valente. Materiali. Dalla scienza alla progettazione di Micheal F. Ashby, Hugh Shercliff, David Cebon, T. Valente, L. Montanaro, M. P. Pedeferri

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;

L’esame verterà su tutti gli argomenti trattati a lezione e descritti nell’apposita sezione. La prova orale sarà valutata positiva con una votazione superiore a 18/30, con una votazione massima raggiungibile fino a 30L.

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;

L’esame verterà su tutti gli argomenti trattati a lezione e descritti nell’apposita sezione. La prova orale sarà valutata positiva con una votazione superiore a 18/30, con una votazione massima raggiungibile fino a 30L.