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Lezione 1: Introduzione al corso 13-10-2010. Sommario Settori dinteresse per il corso; Classificazioni dei materiali; Esempi di applicazioni dei materiali;

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1 Lezione 1: Introduzione al corso

2 Sommario Settori dinteresse per il corso; Classificazioni dei materiali; Esempi di applicazioni dei materiali; Materiali e tecnologie per sviluppi futuri. 2

3 Settori dinteresse 3 Scienza e Tecnologia dei Materiali Qual è la struttura di un materiale Come si forma una struttura Che proprietà ha un materiale Come si controlla la struttura di un materiale Come si trasforma un materiale Come si controllano le proprietà di un materiale

4 Ambiti del corso ed approccio 4 Scienza dei materiali Scienza e tecnologia dei materialiTecnologia dei materiali Conoscenza di base dei materiali Conoscenza risultante di struttura, proprietà, lavorazioni e comportamento dei materiali ingegneristici Conoscenza applicata dei materiali

5 Esempio: influenza della struttura e del processo di lavorazione sulle proprietà ottiche 5 Cristallo Singolo Policristallino: bassa porosità Policristallino: alta porosità Ossido di alluminio

6 Esempio: influenza della composizione di una lega sulle proprietà termiche Influenza della percentuale di Zinco sulle proprietà termiche del Rame 6 (wt% Zinco) Conducibilità Termica (W/m-K)

7 Esempio: Influenza delle lavorazioni sulla struttura 1/2 7 -Forgiatura (Forging) A o A d force die blank force - Trafilatura (Drawing) tensile force A o A d die -Estrusione (Extrusion) ram billet container force die holder die A o A d extrusion -Laminazione (rolling) roll A o A d

8 Esempio: Influenza delle lavorazioni sulla struttura 2/2 8 Influenza dellincrudimento (cold work) sulle proprietà meccaniche Incremento della resistenza a snervamento; La resistenza a trazione incrementa; La duttilità diminuisce;

9 Classificazione dei materiali 9 MetalliCeramici Polimeri Tutti i materiali che contengono uno o più elementi metallici (Fe, Ni, Cu, Al etc.) ed elementi non metallici in piccole quantità (es C, O, N); Gli atomi sono disposti in modo ordinato (ie. Strutture cristalline); Sono materiali rigidi, duttili, conduttori di calore ed elettricità, opachi, suscettibili al deterioramento per corrosione. Sono composti di elementi metallici e non metallici Possono presentare strutture cristalline o amorfe (vetri); Sono materiali rigidi, fragili, isolanti di calore ed elettricità, opachi o trasparenti, resistenti alla corrosione e alle alte temperature. Compositi organici basati principalmente su Carbonio ed Idrogeno. Alcuni polimeri contengono anche altri eteroatomi (ie. N, O, S e Si) Sono materiali duttili, meno rigidi di metalli e ceramici, bassa densità, isolanti di calore ed elettricità, opachi o trasparenti, con strutture semicristalline o amorfe.

10 Alcuni esempi di confronto tra i materiali 10

11 Alcuni esempi di confronto tra i materiali 11

12 Alcuni esempi di confronto tra i materiali 12

13 Alcuni esempi di confronto tra i materiali 13

14 Una classificazione alternativa 14 MetalliCeramici Polimeri COMPOSITI BIOMATERIALI A matrice metallicaA matrice ceramicaA matrice Polimerica

15 Alcuni esempi di applicazione 15

16 Alcuni esempi di applicazione 16 Femoral Stem Ball Acetabular Cup and Liner

17 Alcuni esempi di applicazione 17

18 Alcuni esempi di applicazioni 18 A-300 Airbus A380Boeing 787 dreamliner

19 Materiali e tecnologie per il futuro: es. i nanocompositi 19 K.Schulte Composite Science and Technology, (2006), 66, 3115 Miscelazione meccanica; Miscelazione ad ultrasuoni; Calandratura.

20 Materiali e tecnologie per il futuro: es. i nanocompositi 20 E.J. Garcia et al. / Composites Science and Technology 68 (2008) 2034–2041

21 Materiali e tecnologie per il futuro: es. i nanocompositi 21 J.L. Abot et al. / Composites Science and Technology 70 (2010) 1113–1119

22 Materiali e tecnologie per il futuro: Smart materials 22 Courtesy of Prof.Scarpa

23 Materiali e tecnologie per il futuro: Smart materials 23 Deployable antenna prototype. M.R. Hassan, F. Scarpa M. Ruzzene, N.A. Mohammed Materials Science and Engineering A 481–482 (2008) 654–657


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