Lezione 1: Introduzione al corso

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1 Lezione 1: Introduzione al corso

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

3 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

4 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

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

6 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

7 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

8 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;

9 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.

10 Alcuni esempi di confronto tra i materiali

11 Alcuni esempi di confronto tra i materiali

12 Alcuni esempi di confronto tra i materiali

13 Alcuni esempi di confronto tra i materiali

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

15 Alcuni esempi di applicazione

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

17 Alcuni esempi di applicazione

18 Alcuni esempi di applicazioni
Airbus A380 Boeing 787 dreamliner

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

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

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

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

23 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