I materiali rivestono un ruolo di grande rilievo nella progettazione e nella realizzazione di semi-lavorati e manufatti. L'insegnamento di Scienza e Tecnologia dei Materiali si propone di fornire una cultura ingegneristica di base sui materiali, con particolare enfasi sulle correlazioni esistenti tra struttura, microstruttura e prestazione dei materiali. Saranno in particolare sottolineate le potenzialità di progettazione e produzione di semi-lavorati e manufatti attraverso la conoscenza e il controllo delle proprietà delle diverse tipologie di materiali e della possibilità di progettare composizioni, trattamenti e processi in modo tale da ottimizzarle per funzionalità specifiche. Accanto agli approfondimenti teorici, verranno esempi illustrativi che consentano allo studente di concretizzare i concetti appresi in esperienze della vita comune e nel contesto della futura vita professionale. Il ricorso ad esempi pratici è mirato inoltre a stimolare la riflessione su come le proprietà dei materiali costituiscano una informazione indispensabile per l'adozione di una corretta procedura di selezione, progettazione e gestione, anche in considerazione delle modalità disponibili per la loro modifica. Particolare enfasi sarà infine 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.

Al termine dell’insegnamento si chiederà allo studente di: - Conoscere e comprendere la classificazione dei materiali in base ai loro legami chimici, l’influenza della tipologia di legame sulle proprietà, la struttura dei materiali cristallini e amorfi e i difetti reticolari. - Conoscere e comprendere le proprietà termo-meccaniche e la correlazione con la loro struttura. - Conoscere e comprendere i costituenti microstrutturali dei materiali (soluzioni solide, fasi intermedie), i diagrammi di stato e le trasformazioni, i fondamenti dei trattamenti termici, l’evoluzione microstrutturale e le sue conseguenze sulle proprietà, la possibilità di utilizzo di questi strumenti per modificare le proprietà dei materiali. - Conoscere e comprendere le principali classi di materiali di interesse ingegneristico: metalli, ceramici, polimeri e compositi (principali proprietà, tecnologie produttive e applicazioni) - Applicare le conoscenze acquisite sulla struttura e sulle proprietà dei materiali per risolvere esercizi pratici relativi a proprietà cristallografiche, processi di diffusione allo stato solido, proprietà meccaniche. - Applicare le conoscenze acquisite sulla microstruttura dei materiali, sui diagrammi di stato e sulle trasformazioni da essi descritte per risolvere esercizi pratici di definizione delle fasi, delle loro composizioni, quantità relative e delle microstrutture su diagrammi di stato reali e schematizzati.

Nozioni di base conseguite nell’insegnamento di Chimica, con particolare riferimento a struttura atomica e legami chimici.

Durante l’insegnamento verranno trattati i seguenti argomenti, con il relativo peso in CFU: Richiami sul legame chimico e introduzione alle classi di materiali (0,5 CFU) Strutture cristalline e amorfe (0,5 CFU) Solidificazione e difetti cristallini (0,5 CFU) Processi attivati termicamente e diffusione allo stato solido (0,5 CFU) Diagrammi di stato (1 CFU) Proprietà meccaniche dei metalli (1 CFU) Materiali metallici, materiali ceramici, materiali polimerici e materiali compositi (2 CFU)

L’insegnamento è strutturato in: - 45-50 ore di lezione in aula, mirate allo sviluppo di conoscenze relative alle tipologie di materiali, ai loro legami chimici, alla loro struttura e microstruttura, alle loro proprietà e alle strategie tecnologiche per la produzione di materiali e per la modulazione delle loro proprietà (come descritto in dettaglio nel programma). Saranno inoltre presentate e discusse le tecniche di caratterizzazione dei materiali e le tecnologie produttive o di modifica degli stessi per fornire agli studenti strumenti per la loro selezione e analisi critica. - 10-15 ore di esercitazione in aula mirate a stimolare l’abilità di applicare le conoscenze acquisite nella risoluzione di problemi pratici. Saranno affrontati esercizi numerici su proprietà cristallografiche, meccaniche, sui diagrammi di stato, processi diffusivi. Ai fini dell’autovalutazione in itinere da parte degli studenti, sono in particolare previste le seguenti attività: - al termine dei vari argomenti di teoria saranno proposte domande a risposta multipla a cui seguirà una discussione delle risposte selezionate; - esercizi grafico-numerici saranno svolti dal docente in aula; esercizi della stessa tipologia saranno poi proposti come “compito a casa” e successivamente svolti e discussi in aula.

Testi di riferimento: W.F. Smith, Scienza e Tecnologia dei Materiali, McGraw-Hill W.D. Callister, Scienza e Ingegneria dei Materiali una Introduzione, EDISES J.F. Shackelford, Scienza e Ingegneria dei Materiali, Pearson-Paravia

Slides; Libro di testo; Esercizi; Esercizi risolti; Strumenti di auto-valutazione;

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

Exam: Written test; Optional oral exam; Computer-based written test in class using POLITO platform;

... L'esame finale verifica il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi (vedi campo relativo) attraverso una prova scritta strutturata per accertare la conoscenza degli argomenti teorici e la capacità di applicare la teoria e i relativi metodi di calcolo alla soluzione di esercizi grafico-numerici. In dettaglio, l'accertamento del profitto viene svolto con modalità e criteri di valutazione di seguito riportati. - Svolgimento di una prova scritta finale (con eventuale prova orale) in cui si valutano i risultati di apprendimento complessivamente acquisiti dallo studente. - La prova scritta ha durata massima di 90 minuti. - La prova scritta è costituita da domande a risposta multipla (in numero da 10 a 20), domande a risposta aperta (in numero da 3 a 6) ed esercizi numerici (in numero da 2 a 4). - Durante lo svolgimento della prova scritta è ammesso l’uso della calcolatrice scientifica e la consultazione di un formulario fornito dai docenti. Non è ammessa la consultazione di altro materiale didattico. - La votazione finale è espressa in trentesimi, con eventuale lode. - Nell’attribuzione del punteggio finale viene valutato in maniera preponderante il livello delle conoscenze teoriche acquisite e della capacità di applicare le conoscenze acquisite. Verrà inoltre tenuto in considerazione il livello di autonomia di giudizio e di abilità comunicative. - In caso di votazione sufficiente (superiore o uguale a 18/30) è possibile procedere a verbalizzare la votazione conseguita. A richiesta dello studente, è possibile effettuare una prova orale (durata massima 30 minuti) che verterà su approfondimenti degli argomenti di teoria. In questo caso, la votazione finale sarà la media delle votazioni conseguite nelle prove scritta e orale. - In caso di votazione insufficiente (inferiore a 18/30) è necessario ripetere la prova.

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.