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Fibers: preparation, properties and processing technologies

01QZBMB, 01QZBJM, 01QZBLS, 01QZBLZ, 01QZBMA, 01QZBMC, 01QZBMH, 01QZBMK, 01QZBMN, 01QZBMO, 01QZBNX, 01QZBOD, 01QZBPI, 01QZBPL

A.A. 2020/21

Course Language

Italian

Course degree

1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Chemical And Food Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Mechanical Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Material Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Aerospace Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Biomedical Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Civil Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Building Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Energy Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Mechanical Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Environmental And Land Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Electronic Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Physical Engineering - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Engineering And Management - Torino
1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Engineering And Management - Torino

Course structure
Teaching Hours
Teachers
Teacher Status SSD h.Les h.Ex h.Lab h.Tut Years teaching
Teaching assistant
Espandi

Context
SSD CFU Activities Area context
CHIM/07
ING-IND/27
4
2
D - A scelta dello studente
D - A scelta dello studente
A scelta dello studente
A scelta dello studente
2019/20
Questo insegnamento vuole fornire una conoscenza delle fibre destinate ad applicazioni ingegneristiche convenzionali (materiali tessili, materiali compositi), delle loro proprietà e potenzialità per settori non tradizionali (ad esempio dispositivi biomedici o elettronici). Fornendo dapprima idee di base sulle strutture e sulla sintesi dei polimeri che costituiscono le fibre di oggi e sulle tecniche di caratterizzazione chimico-fisica e meccanica, lo studente sarà in grado di riconoscere e qualificare prodotti di tipo fibroso, correlandone strutture e proprietà.
This course aims to provide an overview on the fibers applied in traditional engineering fields (textile materials, composite materials), on their properties and potential applications in innovative and non-conventional fields, such as biomedical or electronic devices. The course first provides basic ideas on the structures and the synthesis of polymers from which fibers are obtained, then describes a selection of chimico-physical and mechanical characterization techniques: in this way students should be able to qualify and identify fibrous products, relating their structures and properties.
L’insegnamento porterà lo studente a conoscere: a) le strutture e le proprietà delle fibre e le loro correlazioni, b) le tecnologie di trasformazione, c) le potenzialità applicative delle fibre e dei materiali tessili. Attraverso le numerose esercitazioni in aula, svolte individualmente e regolarmente revisionate, lo studente applicherà le conoscenze suddette per risolvere problemi pratici, ad esempio identificare la composizione di una fibra o stimare le prestazioni meccaniche di un filato. In tale modo lo studente verificherà se ha compreso gli argomenti trattati e acquisito abilità nell'applicazione di concetti e metodi a problemi originali. Tramite l’esame di materiale della letteratura di settore (ad esempio articoli scientifici e/o brevetti) ogni studente approfondirà un’applicazione delle fibre nel campo di suo interesse (ad esempio gli studenti del corso di laurea in Ingegneria Biomedica potranno indagare l’uso di fibre in un dispositivo medicale): con una relazione articolata in una parte bibliografica e una parte progettuale, svolta a piccoli gruppi, lo studente acquisirà capacità di ricerca ed elaborazione di informazioni, capacità critica e abilità di comunicazione scritta. Coniugando al lavoro individuale l’attività progettuale di gruppo, lo studente acquisirà capacità di lavorare in team.
By completing this course students will know: a) the structure of fibers, and its relationship with properties, b) the main processing methods, c) potential applications of fibers and textiles. By carrying out assignments, which are done individually in the classroom, and regularly reviewed, students will apply the acquired knowledge to solve practical problems, such as the identification of a fiber composition or the prediction of the mechanical performance of a textile material. Students can thus verify if the covered topics have been deeply understood and apply theoretical knowledge and methods to original problems. Students will examine the scientific literature, such as scientific papers and/or patents, on a specific application field of fibers of their choice (for example, Biomedical Engineering students can focus their work on fibers applied to biomedical devices), and, divided into small groups, will complete a short report made of a bibliographic part and a design part. They will thus acquire abilities in data acquisition and processing, critical discussion and written communication. Moreover, this project will allow them to develop their team working skills.
Nozioni di chimica, nozioni di scienza dei materiali.
Basic concepts of general chemistry and material science.
- Classificazione di fibre, microfibre e nanofibre: caratteristiche geometriche, proprietà chimico-fisiche e strutturali. - Strutture dei polimeri che costituiscono le fibre di oggi, con alcune nozioni della chimica per la loro sintesi. - Morfologie delle fibre polimeriche e tecniche di caratterizzazione microscopica e spettroscopica. - Proprietà chimico-fisiche dei polimeri in forma di fibra. - Proprietà meccaniche delle fibre.- - Accenni di tecnologie di filatura: wet spinning, dry spinning, melt spinning, electrospinning. - Trattamenti superficiali di fibre: proprietà delle superfici polimeriche e metodi di modificazione, idee di base su colore, coloranti e agenti di finissaggio per il tessile. - Presentazione delle principali classi di fibre, delle loro strutture chimiche, delle loro proprietà, dei processi di lavorazione e delle applicazioni per il tessile tradizionale, per il tessile innovativo, per i compositi e per gli ‘smart materials’. In particolare verranno trattate: fibre naturali (fibre proteiche: lane, sete; fibre cellulosiche: cotoni, canape, lini); fibre artificiali tradizionali (nylon, poliesteri, acrilici, poliolefine, elastomeri); fibre speciali (aramidiche, fibre di carbonio, nanotubi di carbonio). - Nozioni di base sulla letteratura scientifica e la ricerca bibliografica.
- Classification of fibers, microfibers, nanofibers: geometrical characteristics, structures, physico-chemical properties. - Structures of polymers that constitute current fibers, with some basic concepts of the chemistry for their synthesis. - Morphologies of polymeric fibers, and microscopic and spectroscopic characterization techniques. - Physico-chemical properties of polymeric fibers. - Mechanical properties of fibers. - Basics on spinning processes: wet spinning, dry spinning, melt spinning, electrospinning. - Fibers surface treatments: properties and modification techniques of polymeric surfaces, basics on color, dying processes and textile finishing. - Description of the main classes of fibers, their chemical structures, properties, manufacturing processes and applications as conventional and innovative textile materials, composite materials and smart materials. In particular, will be introduced: natural fibers (animal fibers, i.e. wool, silk; cellulosic fibers, i.e. cotton, hemp, linen); traditional man-made fibers (nylon, polyesters, acrylics, polyolefins, elastomers); special fibers (aramids, carbon fibers, carbon nanotubes). - Basics on the scientific literature and on the bibliographic search are also presented.
L’insegnamento prevede lezioni frontali in aula sui vari argomenti; interverranno in aula anche docenti stranieri ed esperti del settore tessile. Ci saranno anche esercitazioni in aula su ciascun argomento affrontato. Alcune esercitazioni verranno svolte dagli studenti (elaborati scritti individuali): esse consistono in soluzioni di problemi, analisi di dati e reperimento di fonti di letteratura, e verranno revisionate e valutate. Il lavoro di revisione periodico permetterà di seguire in itinere se gli studenti hanno compreso gli argomenti trattati ed acquisito abilità nell'applicazione di concetti e metodi a problemi originali. Ad ogni studente verrà anche richiesto di svolgere in gruppo una relazione (progetto di gruppo) su un tema inerente il programma, articolata in una parte bibliografica e una parte progettuale. In tale modo gli studenti potranno acquisire capacità di reperimento dei dati e loro elaborazione, oltre ad abilità di trasferimento al progetto delle conoscenze apprese durante le lezioni. Coniugando il lavoro individuale con l’attività progettuale di gruppo, lo studente acquisirà capacità critica, abilità di comunicazione scritta e capacità di lavorare in team. Sarà programmata una visita ad un’azienda del settore tessile.
The course includes weekly lectures in classroom on different topics; some lectures will also be given by foreigner teachers and experts in the textile field. There will also be some exercise classes on each topic of the course. Students will be asked to complete some assignments (written papers that are done individually in the classroom): they consist in solving problems and exercises, analyzing data and searching bibliographic documents, and they are reviewed and evaluated. This periodic review procedure will allow to monitor the learning process, verifying if students have understood the covered topics of the course and acquired skills in the application of theoretical knowledge and methods to original problems. Each student will be also required to complete a group report on a topic related to the course program, including both a bibliographic part and an innovative project part. In this way, data acquisition and processing skills, as well as the ability of transfer of knowledge to a design project, will be acquired. By combining individual work with a group project activity, the students will acquire critical discussion and written communication skills and the ability to work as a team. A visit to a textile plant (or a company working also in the textile field) will be scheduled.
Dispense preparate dal docente e altro materiale sarà messo a disposizione durante lo svolgimento del corso. Testi di riferimento per alcuni argomenti dell'insegnamento: - Nawab Y., Textile Engineering - An Introduction, De Gruyter, 2018 - Miao M., Xin J. H., Engineering of High-Performance Textiles, Elsevier, 2018 - Pan N., Sun G., Functional Textiles for improved performances, protection, health, Woodhead Pub., 2011 - Bhat G., Structure and Properties of High-Performance Fibers, Elsevier, 2016
Handouts will be available throughout the course. Reference textbooks for some course topics: - Nawab Y., Textile Engineering - An Introduction, De Gruyter, 2018 - Miao M., Xin J. H., Engineering of High-Performance Textiles, Elsevier, 2018 - Pan N., Sun G., Functional Textiles for improved performances, protection, health, Woodhead Pub., 2011 - Bhat G., Structure and Properties of High-Performance Fibers, Elsevier, 2016
Modalità di esame: prova scritta; elaborato scritto individuale; progetto di gruppo;
La verifica dell’apprendimento avverrà tramite una prova scritta di 45 minuti, senza uso di appunti o libri: consisterà in circa 10 domande a risposta aperta o problemi, relativi a tutti gli argomenti delle lezioni. Essa intende accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma del corso e la capacità dello studente di applicare i concetti e i metodi presi in esame per la soluzione di esercizi. Sarà anche oggetto di valutazione una relazione da svolgere in piccoli gruppi su un argomento concordato con il docente. Infine, per chi può essere presente in aula, verranno valutati gli elaborati individuali delle esercitazioni. Il voto finale deriva dalla media pesata delle varie valutazioni: 30% prova scritta; 40% esercitazioni; 30% progetto finale di gruppo.
Exam: written test; individual essay; group project;
The grade is determined by a written test: 45 minutes, closed-book and closed-notes examination, around 10 questions or problems related to all the course topics. The test will assess the knowledge of the topics listed in the course syllabus and the ability of students to apply them to solve problems and exercises. Students will be asked to carry out in small groups a report on a specific subject agreed with the teacher, that will be evaluated and graded. For the students that will follow the course coming to classroom, also the assignments (carried out individually) will be evaluated. The final grade is the weight average of the different marks: 30% written test, 40% assignments, 30% final group project.


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