Tecnologia dei materiali e chimica applicata

Materiali tradizionali

Materiali (legno, marmo, argilla, fibre naturali).

Tecnologie (manifattura) (empirismo e tradizione).

Leghe metalliche e leghe metalliche, cementi e mattoni, vetro e ceramica.

Elementi non messi casualmente ed ottimizzati in base all'esperienza.

• Identificazione delle proprietà.
• Misurazione di queste.

Esempio

Legge di Hooke = σ · ε, costante Hooke = sforzo.

ε = deformazione.

E = modulo di elasticità.

Passato era basato su esperienze manuali e empiriche; conosciamo i materiali e le proprietà ma non il perché e il comportamento.

Suggerimento: sviluppo di materiali manipolabili è stato possibile grazie a:

• Modificazioni chimiche e/o struttura dei materiali.
• Tecnologie di produzione e progettazione di nuovi materiali.

Diventa una scienza:

• Sapendo di conoscere una determinata proprietà, modifico opportunamente il materiale per ottenere.

La struttura dei materiali

Cos'è?

Come s'osserva?

Cosa se ne deduce?

Si comincia a conoscere la struttura con l'ausilio della microscopia ottica e la diffrazione dei raggi X.

Scienza dei materiali

Struttura ↔ proprietà.

Scienza e ingegneria dei materiali

Struttura → processo → materiale → proprietà.

Prestazioni.

La determinazione delle condizioni in cui il materiale viene impiegato.

Metodo per modificare il materiale secondo la esigenza.

Scienza dei materiali: studia le relazioni tra struttura e proprietà dei materiali;

Ingegneria dei materiali: viene dalla correlazione tra struttura e proprietà, progetto ed ingegnerizzazione per ottenere le proprietà desiderate.

Struttura: arrangiamento e interazione tra componenti interni.

Materiali tradizionali

Materiali (legno, marmo, argille, fibre naturali).

Taglia (-> modifica: composizione e traduzione).

Leghe metalliche e leghe metalliche, cementi e malte, vetri e ceramiche.

Questi non venivano casualmente ed ottimizzati in base all'esperienza.

• Identificazione delle proprietà.
• Misurazione di queste.

Esempio

Legge di Hooke.

Forza -> Costante x deformazione = sforzo = E deslocamento.

In passato ciò si basava su coperte (empirismo): conosciamo i materiali e le proprietà, ma non basta che il legame.

Sviluppo di materiali improbabili è stato possibile grazie alla modificazione chimica e/o strutturale dei materiali.

Progettazione di nuovi materiali.

Diventa una scienza

Sapendo di conoscere una determinata proprietà, modifico strutturalmente e materialmente per ottenerla.

La struttura dei materiali

Cos'è?

Come si osserva?

Cosa se ne deduce?

Si comincia a conoscere la struttura con l'aiuto della microscopia ottica e la diffrazione dei raggi X.

Scienza dei materiali

Struttura proprietà.

Scienza e ingegneria dei materiali

Struttura.

Processo.

Materiale.

Proprietà.

Prestazioni -> la determinazione delle condizioni in cui il materiale viene impiegato.

Metodi per modificare il materiale secondo esigenza.

La scienza dei materiali studia la relazione tra struttura e proprietà dei materiali.

Ingegneria dei materiali: si basa sulla conoscenza tra struttura e proprietà. Progetto ed ingegnerizza la struttura per ottenere le proprietà desiderate.

Struttura: arrangiamenti e interazione tra i componenti interni.

Strutture subatomiche: interazione tra elettroni e nucleo.

Strutture atomiche: interazioni tra atomi e/o molecole.

Strutture microscopiche: elevato numero di atomi aggregati, visti con microscopio.

Strutture macroscopiche: elementi della struttura visti ad occhio nudo.

Proprietà: meccaniche, strutture termiche, magnetiche, ottiche e degradato.

Classi di materiali

• Metalli.
• Ceramici.
• Polimeri.
• Composti.
• Semiconduttori.
• Biomateriali -> formate da due o più delle altre tipologie.

Programma

Struttura dei materiali

• Struttura cristallina.
• Difetti nei solidi cristallini.
• Stato amorfo.

Termodinamica dei materiali

• Diagrammi di equilibrio.
• Termodinamica delle superfici.

Aspetti cinetici

• Mobilità atomica.
• Trasformazioni di fase.
• Sviluppo della microstruttura nei materiali.

Compito

Proprietà:

• Meccaniche.
• Termiche e termomeccaniche.
• Chimiche (corrosione - degrado).
• Ottiche (ed elettriche).

Classi di materiali:

• Metalli.
• Ceramici.
• Polimeri di uso ed edilizia.
• Composti.

Processi di produzione (cenni).

Modello atomico

Elettrone.