Un primo obiettivo del corso è quello di fornire le nozioni scientifiche di base necessarie per comprendere l'origine delle proprietà dei materiali polimerici e compositi. In secondo luogo il corso si propone di presentare le principali metodologie di caratterizzazione del loro comportamento, con particolare riferimento a quello termico e meccanico. Terzo obiettivo, infine, è quello di illustrare le tecnologie di produzione di tali materiali, evidenziando le correlazioni tra tecnologia adottata, struttura e proprietà corrispondenti, in modo da fornire le basi per un corretto approccio al processo di selezione di questi materiali per le diverse applicazioni ingegneristiche.
I - Nozioni di Scienza dei Materiali
Classificazione e proprietà delle principali classi di materiali ingegneristici. Legami interatomici nei materiali e curve di energia potenziale. Materiali cristallini: sistemi cristallini, reticoli cristallini, esempi di strutture cristalline nei diversi materiali, difetti reticolari. Materiali amorfi. Test per la caratterizzazione del comportamento meccanico dei materiali: prove di trazione e di compressione uniassiale, prova di flessione, prova di fatica, prova di resilienza e prove di durezza (cenni). Correlazione tra proprietà meccaniche e struttura dei materiali. Principali famiglie di materiali ceramici: ceramici tradizionali, refrattari, leganti, abrasivi e tecnoceramici strutturali. Vetri inorganici.
II - Materiali Polimerici
Struttura delle macromolecole polimeriche. Polimeri termoplastici e termoindurenti. Elastomeri. Copolimeri e miscele polimeriche. Masse molecolari e loro distribuzioni. Additivi polimerici. Struttura dei solidi polimerici. Comportamento termico. Comportamento meccanico. Processi di formatura. Fenomeni di degradazione. Proprietà e applicazioni delle principali classi di polimeri industriali.
III - Materiali Compositi
Principali tipologie di rinforzi. Tipiche matrici. Ruolo dell'interfaccia nei materiali compositi. Principali tecnologie di produzione dei compositi a matrice polimerica. Compositi a matrice ceramica e metallica (cenni). Proprietà dei compositi unidirezionali. Proprietà dei compositi a fibra corta. Modelli micromeccanici per la previsione delle proprietà dei compositi unidirezionali e a fibre corte.
Parte I: W.D. Callister Jr, Scienza e ingegneria dei materiali: una introduzione, EdiSES, Napoli, 2° edizione, 2008.
Parte II: G. Gozzellino, Materie plastiche, Hoepli, Milano, 2007.
Parte III: G. Caligiana, F. Cesari, I materiali compositi, Pitagora Editrice, Bologna, 2002.
L'esame consta di una prova scritta e di una prova orale.