Lezione 1: Introduzione al corso 13-10-2010

Sommario Settori d’interesse per il corso; Classificazioni dei materiali; Esempi di applicazioni dei materiali; Materiali e tecnologie per sviluppi futuri.

Settori d’interesse 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

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

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

Esempio: influenza della composizione di una lega sulle proprietà termiche (wt% Zinco) Conducibilità Termica (W/m-K) 400 300 200 100 10 20 30 40 Influenza della percentuale di Zinco sulle proprietà termiche del Rame

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

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

Classificazione dei materiali Metalli Ceramici 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.

Alcuni esempi di confronto tra i materiali

Alcuni esempi di confronto tra i materiali

Alcuni esempi di confronto tra i materiali

Alcuni esempi di confronto tra i materiali

Una classificazione alternativa Metalli Ceramici Polimeri A matrice metallica A matrice ceramica A matrice Polimerica COMPOSITI BIOMATERIALI

Alcuni esempi di applicazione

Alcuni esempi di applicazione Femoral Stem Ball Acetabular Cup and Liner

Alcuni esempi di applicazione

Alcuni esempi di applicazioni Airbus A380 Boeing 787 dreamliner

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

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

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

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

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