Politecnico di Torino
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Anno Accademico 2015/16
02LRKMV
Scienza delle bio e nano costruzioni
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Anni incarico
Surace Cecilia ORARIO RICEVIMENTO A2 ICAR/08 48 12 0 4
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ICAR/08 6 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
Presentazione
Il corso si articola in due parti principali:
la prima più teorica e classica è sostanzialmente di elasticità ma include anche la plasticità e la meccanica della frattura;
la seconda, più applicativa e di ricerca di frontiera, è diretta allo studio teorico, numerico e sperimentale di bio- e/o nano-strutture.
Risultati di apprendimento attesi
Analisi teorica e sperimentale di nanomateriali e nanostrutture bio-ispirate
Programma
Nella prima parte si tratta in modo rigoroso l’analisi delle deformazione e della tensione, il principio dei lavori virtuali e quindi la formulazione del problema elastico tridimensionale anisotropo (problema di Lamè). Si passa poi alla formulazione dei teoremi energetici, come quelli di Clapeyron, Betti e del minimo dell’energia potenziale totale. Quest’ultimo viene applicato anche per la soluzione di problemi complessi e non lineari. Anche l’equazione delle linea termoelastica è formulata in campo non lineare, come richiesto per lo studio delle successive applicazioni. Sul solido di De Saint Venant viene proposto solo un rapido ripasso, mentre vengono analizzate nel dettaglio strutture più complesse ed iperstatiche, incluse le lastre e le membrane.

Tra le applicazioni che vengono studiate ricordiamo la meccanica di:
nano-electromechanical systems (NEMS), quindi con inclusi gli aspetti elettrici, basati principalmente su nanotubi o grafene, inclusi i nanoscroll;
materiali gerarchici biologici o bio-ispirati, per il progetto ottimo rispetto a resistenza e tenacità e anche self-healing;
super-adesione di insetti, ragni e gechi, e quindi il progetto di materiali intelligenti super-adesivi (es. tute da uomo ragno);
anti-adesione delle foglie super-idrofobiche (effetto loto), e quindi il progetto di materiali self-cleaning;
nanoindentazione, con particolare riferimento agli effetti di scala e di forma;
resistenza di nanostrutture, principalmente nanotubi e grafene, studiata con la Quantized Fracture Mechanics e la Nanoscale Weibull Statistics;
strategie bio-ispirate per il progetto flaw tolerant di materiali e strutture (es. cavo dell’elevatore spaziale);
resistenza del filo di ragno e dell’intera ragnatela e progetto numerico di cavi bio-ispirati;
crescita cellulare, in particolare quella tumorale e risvolti clinici;
nanovettori, per il loro progetto intelligente nella nanomedicina;
scaffold, per un progetto che massimizzi la rigenerazione tessutale;
adesione di cellule, gocce e ruolo della topologia del substrato;
geometria frattale.
Organizzazione dell'insegnamento
Esercitazioni nel neonato Laboratorio di Nanomeccanica Bio-ispirata (http://areeweb.polito.it/ricerca/bionanomech/).
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
Il corso è auto consistente e viene fornito materiale didattico di completamento al testo di riferimento per quanto riguarda gli studi sulle bio e/o nano strutture.
Criteri, regole e procedure per l'esame
L’esame è solo orale e da questo anno sarà possibile consultare gli appunti in sede d’esame
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2015/16
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