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Porous materials for high-tech applications: from the macro-scale to the nano-world
01HVOKI
A.A. 2024/25
Course Language
Inglese
Degree programme(s)
Doctorate Research in Scienza E Tecnologia Dei Materiali - Torino
Course structure
| Teaching | Hours |
|---|---|
| Lezioni | 22 |
Lecturers
| Teacher | Status | SSD | h.Les | h.Ex | h.Lab | h.Tut | Years teaching |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Baino Francesco | Professore Associato | IMAT-01/A | 6 | 0 | 0 | 0 | 2 |
Co-lectures
Context
| SSD | CFU | Activities | Area context | *** N/A *** | 4 |
|---|
Questo corso mira a fornire una panoramica dei processi di sintesi/fabbricazione, metodi di caratterizzazione e modalità di utilizzo dei materiali porosi in molti campi di ricerca già consolidati e all’avanguardia, tra cui i biomateriali, le applicazioni strutturali ed edilizie, le tecniche di separazione/filtrazione e la catalisi. Verrà dato risalto agli aspetti sia teorici, sia metodologici, sia applicativi con la discussione di casi studio tratti da ricerche recenti. Verranno inoltre considerati aspetti metrologici e statistici relativi alla caratterizzazione microstrutturale dei materiali porosi. Considerando l'interdisciplinarietà e la transdisciplinarietà degli argomenti presentati, il corso è rivolto non solo ai dottorandi in Scienza e Tecnologia dei Materiali, ma anche a studenti di altri dottorati di ricerca.
This course aims to provide an overview of the synthesis/fabrication, characterization and usage of porous materials in many already consolidated and cutting-edge fields of research, including biomaterials, advanced structural applications and construction, separation and filtration, and catalysis. Emphasis will be given to theoretical, methodological and applicative aspects with the discussion of case studies from recent research. Metrological and statistical aspects about the microstructural characterization of porous materials will also be considered. Given the interdisciplinarity and crossdisciplinarity of the topics presented, this course is addressed not only to the PhD candidates in Materials Science and Technology, but also to PhD students from other research doctorates.
Conoscenze di base di scienza dei materiali, chimica e fisica.
Basic knowledge of Materials Science, Chemistry and Physics.
Il programma del corso sarà articolato come segue:
- Introduzione al corso; intervalli di porosità nei materiali e classificazione dei materiali porosi (anche in funzione del contesto di utilizzo).
- Biomateriali porosi con focus su ceramici e vetri bioattivi per applicazioni biomediche.
- Vetri e ceramici porosi nell’economia circolare e nello sviluppo sostenibile.
- Materiali inorganici porosi per applicazioni nel campo della filtrazione, separazione di fase, sensoristica
- Materiali metallici porosi: principali metodi di produzione, caratterizzazione ed applicazioni.
- Membrane polimeriche, schiume e scaffold: relazioni struttura-proprietà, tecniche di fabbricazione e applicazioni.
- Introduzione ai metodi statistici per la valutazione dell’incertezza in misure sperimentali volte alla determinazione della permeabilità e delle caratteristiche microstrutturali (porosità effettiva, tortuosità…) nei materiali porosi, con particolare riferimento alle applicazioni biomediche.
- Isoterme di adsorbimento e loro classificazione; misure di area superficiale specifica e porosità mediante adsorbimento di azoto a 77 K: modello di Langmuir, modello BET, condensazione capillare e modello BJH, analisi della frazione microporosa mediante metodo t-plot. Esempi di misure effettuate su materiali mesoporosi e microporosi analizzati negli altri moduli dell’insegnamento.
The course will be structured as follows:
- Introduction to the course; porosity ranges and relevant classification of porous materials (also depending on the field/context of use).
- Porous biomaterials with focus on porous bioceramics and glasses for medical applications.
- Porous glasses and ceramics from waste in the circular economy and sustainability development.
- Porous inorganic materials for filtration, separation, sensor applications
- Porous metallic materials: main production routes, characterization and applications.
- Polymeric membranes, foams and scaffolds: structure–property relationships, fabrication techniques, and applications.
- Introduction of advanced statistical methods and evaluation of the detailed uncertainty budget of experimental data for the accurate characterization of mass transport properties (intrinsic permeability) and pore morphology (effective porosity, tortuosity and pore narrowing) in porous materials, with special focus on biomedical applications.
- Adsorption isotherms and their classification; measurements of specific surface area and porosity by nitrogen adsorption at 77 K: Langmuir model, BET model, capillary condensation and BJH model, analysis of the microporous fraction by t-plot method. Examples of measurements carried out on mesoporous and microporous materials analysed in the other teaching modules.
In presenza
On site
Presentazione orale
Oral presentation
P.D.2-2 - Aprile
P.D.2-2 - April
Timetable of the course:
Mon 31/03 ore 09,30-12,30, Baino (3 h)
Mon 31/03 ore 14,30-16,30, Ferraris (2 h)
Tue 01/04 ore 09,30-12,30, Baino (3 h)
Tue 01/04 ore 14,30-16,30, Tulliani (2 h)
Wed 02/04 ore 14-18, Armandi (4 h)
Thu 03/04 ore 9,30-12,30, Vitale (3 h)
Thu 03/04 ore 14-16, Tulliani (2 h)
Fri 04/04 ore 09,30-12,30, Schiavi (3 h)
All the lectures will be held in Sala Didattica (DISAT).
This course will take place from March 31 to April 4, 2025