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

1. identificazione delle proprietà
2. 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:

1. 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

1. Identificazione delle proprietà
2. 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