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. L’insegnamento si propone di approfondire con particolare attenzione gli aspetti legati alle applicazioni dei materiali nell’ingegneria energetica. A questo scopo sono previste specifiche lezioni, in forma di seminari, finalizzate alla comprensione di alcuni aspetti legati alla conversione e l’impiego dell’energia.

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 (area delle conoscenze) - conoscere la possibilità di applicare queste conoscenze di base al controllo delle proprietà del materiale, per renderle più adatte alla specifica applicazione (area delle conoscenze); - avere consapevolezza dell'importanza della selezione dei materiali in modo che essi rispondano adeguatamente ai requisiti di progetto (area della comprensione); - essere in grado di comprendere i meccanismi di scambio termico e il ruolo dei materiali nelle trasformazioni energetiche; -essere in grado di risolvere esercizi di calcolo relativi alla combustione (area delle abilità e delle conoscenze)

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

Seminari relativi a concetti generali ed esempi applicativi dei materiali nell’ingegneria energetica: la trasmissione del calore e i suoi meccanismi; sistemi a combustione; sistemi fotovoltaici; impianti eolici. Struttura dei materiali cristallini e amorfi (richiami al corso di Chimica). Classificazione dei materiali. Difetti reticolari, costituenti microstrutturali dei materiali (soluzioni solide interstiziali e sostituzionali, fasi intermedie). Diffusione allo stato solido, nucleazione e crescita. Trasformazioni in condizioni di equilibrio e relativi diagrammi di stato (fusione/solidificazione), lettura e interpretazione; fondamenti dei trattamenti termici (in particolare per le leghe Fe-C), raffreddamento di non equilibrio, evoluzione microstrutturale e conseguenze sulle proprietà. Proprietà meccaniche dei materiali: comportamento elastico e plastico dei materiali e correlazione alla struttura dei materiali. Metodi di rafforzamento dei materiali metallici. Proprietà termiche dei materiali. Isolanti termici. Vetri temprati e vetri speciali per il risparmio energetico. Proprietà elettriche (materiali conduttori, semiconduttori e piezoelettrici) e ottiche dei materiali. Combustione industriale (potere calorifico; aria teorica di combustione, volume e composizione dei fumi, temperatura teorica di combustione, perdita al camino, potenziale termico). Materiali compositi: generalità ed esempi in ambito energetico

10 ore dell’insegnamento saranno dedicate all’introduzione di alcuni aspetti della fisica tecnica che costituiscono la base per la comprensione del ruolo svolto dai materiali nei meccanismi di conversione, trasporto e impiego dell’energia. Alcune ore saranno dedicate a esercitazioni numeriche sulle proprietà meccaniche e termiche dei materiali, alla lettura e interpretazione di specifici diagrammi di stato binari e sulla combustione.

W.D. Callister, Scienza e ingegneria dei Materiali; un Introduzione, EdiSes, Napoli Verrà fornita copia dei lucidi proiettati a lezione (download dal portale della didattica)

Slides; Libro di testo; Esercitazioni di laboratorio;

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

Exam: Written test;

... Esame individuale scritto. Il testo d’esame prevede la verifica delle conoscenze/abilità acquisite e verterà su tutti gli argomenti trattati a lezione. 3 ESERCIZI NUMERICI (1 sulle proprietà meccaniche o termiche; 1 sui DDS; 1 sui combustibili), 3 DOMANDE APERTE. Durata 120 min. Non è possibile consultare testi o appunti.

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.