MODULO A
Il modulo didattico si propone di fornire un inquadramento sistematico dello stato dell'arte dei materiali nanostrutturati massivi, metallici e ceramici, per quanto attiene le tecnologie di produzione e le principali proprietà, con particolare enfasi alle peculiarità di comportamento che derivano al materiale dalla nanostrutturazione. La trattazione si colloca in un panorama in piena evoluzione e pertanto, non potendo essere esaustiva, intende fornire gli strumenti conoscitivi e interpretativi necessari al futuro ingegnere dei materiali per seguire ed integrarsi nell'innovazione in atto.

MODULO B
Il modulo didattico si propone di fornire una panoramica dei metodi di sintesi di particelle e fibre di dimensione nanometrica. Inizialmente sono definiti gli obiettivi che si intendono conseguire in termini di struttura delle particelle (struttura elettronica, caratteristiche superficiali ecc.) e di proprietà che conseguono dalla nano-strutturazione. Successivamente i metodi di sintesi sono classificati in base alle strategie adottate (bottom-up e top-down) ed alle classi di materiali: particelle metalliche, ceramiche, nanotubi, miscele composite di polveri.

Conoscenze di Chimica e Fisica, formazione avanzata sulla Scienza e Tecnologia dei Materiali

MODULO A
Introduzione ai materiali nanocristallini massivi di natura metallica e ceramica. Classificazioni proposte. Ruolo dei bordi di grano e problematiche connesse al controllo della crescita di grano: meccanismo di Zener, il solute drag e il pore drag,..
Le tecnologie di produzione di materiali massivi nanostrutturati: sinterizzazione naturale, consolidamento per compattazione a freddo e a caldo, tecniche assistite da corrente elettrica, da micro-onde o da plasma, severe plastic deformation, nanocristallizzazione da solidi amorfi. Le problematiche del nano-sintering: il ruolo dell'agglomerazione delle polveri e della metastabilità delle fasi; i fenomeni di 'pinning' di seconde fasi.
Le proprietà dei materiali nanostrutturati massivi. Proprietà chimico-fisiche. Proprietà meccaniche: generalità. Il meccanismo di inversione della relazione di Hall-Petch. Caratteristiche elastiche, durezza, resistenza a trazione e compressione, Comportamento a fatica. Il comportamento allo scorrimento viscoso e le proprietà superplastiche. Proprietà elettriche, magnetiche e ottiche.
Alcuni esempi di applicazioni industriali di nanomateriali: vantaggi e problematiche della sostituzione di materiali convenzionali.


MODULO B

Stato dell'arte sulla sintesi di nano-particelle e loro ruolo nello sviluppo delle nano-tecnologie. Struttura elettronica delle nano-particelle cristalline e confronto con i materiali convenzionali: teoria delle bande e delle zone di Brillouin. Difetti reticolari e di superficie. Effetto esercitato dalla riduzione delle dimensioni sulle principali proprietà fisiche e chimiche: elettriche, magnetiche, ottiche, proprietà di superficie e cambiamenti di stato.
Metodi di sintesi di particelle metalliche in fase gassosa (tecniche di condensazione da vapore), in fase liquida (metodi di riduzione e decomposizione termica) e per mechanical attrition. Sintesi di particelle ceramiche: tecniche aerosol, metodi sol-gel, metodi per precipitazione da soluzioni ed emulsioni, solution combustion synthesis. Problematiche di manipolazione di nano-polveri ed effetto sul comportamento alla pressatura.
Metodi di sintesi di nanotubi di carbonio a parete singola e multipla. Processi di purificazione di nanotubi.

Dispense a cura dei docenti.
Letture di riferimento (principalmente alcune reviews bibliografiche) saranno suggeriti per le varie parti del Corso durante la discussione in aula.

Prova scritta