Obiettivi formativi
Conoscenze e capacità di comprensione: Il corso vuole fornire agli studenti gli strumenti per progettare i materiali in funzione dell'applicazione richiesta, lavorando su più livelli: sintetico, strutturale, morfologico, integrazione nei manufatti finali. Il focus è sui materiali funzionali con una parte apposita dedicata ai materiali strutturali.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate -
Lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze teoriche acquisite per utilizzarle in ambito lavorativo nel campo dei materiali con particolare riferimento alla capacità di progettare un materiale in funzione dell'applicazione richiesta e di eseguire una valutazione critica del proprio lavoro (capacità di applicare conoscenza e comprensione).
Lo studente dovrà essere inoltre in grado di:
a) memorizzare una serie di nozioni fondamentali e dimostrare capacità di apprendimento e aggiornamento autonomo (capacità di apprendimento)
b) analizzare problematiche legate ai materiali e proporre soluzioni specifiche (capacità di apprendimento)
c) valutare criticamente le soluzioni proposte e confrontarle con altre (autonomia di giudizio)
d) utilizzarle come base teorica per affrontare argomenti di natura chimica e ambientale non necessariamente trattati nel corso ma ad esso attinenti (autonomia di giudizio)
e) adattarsi ad ambiti di lavoro e tematiche diverse (autonomia di giudizio)
f) esporre la propria attività in modo organico utilizzando un linguaggio scientifico appropriato e sostenere un contradditorio al riguardo (abilità comunicative)
g) capacità di lavorare in gruppo, anche su progetti multidisciplinari (abilità communicative)
Prerequisiti
Conoscenze di base di chimica dei polimeri, chimica organica e chimica fisica.
Contenuti dell'insegnamento
Finalità del corso
I materiali funzionali rappresentano uno dei settori avanzati della ricerca di base ed applicata in campo chimico. Attraverso lo studio di due classi di materiali funzionali, cristalli liquidi e polimeri avanzati, il presente corso vuole illustrare la metodologia di lavoro e la multidisciplinarità richieste dalla ricerca nel campo dei materiali.
Per ogni classe verranno discussi gli aspetti fisici (introduzione ai principi fisici fondamentali dei fenomeni studiati), chimici (progettazione, sintesi, caratterizzazione, rapporto proprietà-struttura) ed applicativi (possibili campi di applicazione, prestazioni, compatibilità dei materiali con i cicli produttivi dei manufatti).
Programma esteso
I materiali rappresentano uno dei settori avanzati della ricerca di base ed applicata in campo chimico. Attraverso lo studio di alcune classi di materiali funzionali, il presente corso vuole illustrare la metodologia di lavoro e la multidisciplinarità richieste dalla ricerca nel campo dei materiali.
Per ogni classe verranno discussi gli aspetti fisici (introduzione ai principi fisici fondamentali dei fenomeni studiati), chimici (progettazione, sintesi, caratterizzazione, rapporto proprietà-struttura) ed applicativi (possibili campi di applicazione, prestazioni, compatibilità dei materiali con i cicli produttivi dei manufatti).
Concetti introduttivi
Funzione via organizzazione, autoassemblaggio, autoorganizzazione, trasferimento delle proprietà desiderate dal livello molecolare a quello macroscopico. Come la Natura realizza i materiali.
Cristalli liquidi
Definizione e proprietà fisiche. Mesofasi: nematica, smettica, colonnare, colesterica. Sintesi. Rapporto proprietà-struttura. Caratterizzazione chimico-fisica. Proprietà elettriche. Polimeri liquido cristallini. Applicazioni: displays piatti, pannelli ottici, termocromismo, ecc.
Self-assembled monolayers (SAM) e film Langmuir-Blodgett (LB) Definizione. Caratteristiche molecolari richieste per formare SAM e film LB. Termodinamica e cinetica di formazione. Esempi di progettazione e sintesi di composti per SAM e LB. Tecniche di deposizione e di caratterizzazione. Proprietà funzionali di SAM e film LB.
Polimeri conduttori
Teoria delle bande: solitoni, polaroni e bipolaroni. Conduttività nei composti organici. Drogaggio. Sintesi e proprietà conduttrici di polacetilene, polipirrolo, polianilina, politiofene, PPV. Applicazioni: uso di politiofeni e PPV in OLED. Principi di funzionamento dei display OLED.
Polimeri autoriparanti ed autodiagnostici
Introduzione delle funzionalità richieste. Rapporto proprietà -struttura e proprietà-morfologia. Applicazioni nel settori dei materiali compositi.
Bibliografia
Dispense e tutorials forniti dal docente.
Testo di supporto per i concetti di base: E. V. Anslyn, D. A. Dougherty, Modern Physical Organic Chemistry, University Science Books, California, 2006.
Metodi didattici
Il corso si svolge in 72 ore di lezioni frontali con tutorials guidati per illustrare l'applicazione dei concetti ai casi reali. Slides e dispense sono disponibili su Elly ad inizio corso.
Modalità verifica apprendimento
Applicazione di conoscenze e capacità di comprensione: capacità di progettare un materiale in funzione delle caratteristiche richieste.
Esame scritto ed orale
La verifica dell’apprendimento comprende una prova scritta con domande aperte sui principali argomenti presentati nel corso. Questo tipo di verifica permette di determinare sia in valore assoluto che comparativo 1) la padronanza degli argomenti; 2) la capacità di rispondere puntualmente a domande specifiche; 3) la capacità di esposizione; 4) la proprietà del
linguaggio scientifico.
Ad ogni domanda verrà assegnato un punteggio da 0 a 5, eventualmente corretto per un coefficiente di difficoltà dipendente dalla natura della domanda. I singoli punteggi verranno poi sommati e scalati per essere riportati alla votazione in trentesimi.
Ad essa seguirà una prova orale che verterà sulla capacità degli studenti di applicare le nozioni apprese alla risoluzione di problemi reali. Punteggio: si sommano da 0 a 3 punti rispetto al voto dello scritto.
Altre informazioni
Il materiale didattico è disponibile in rete (sito Elly di Ateneo).
Il docente riceve gli studenti per chiarimenti e discussioni, previo
appuntamento.
Le date degli appelli verranno concordate con gli studenti. Si prevedono almeno 5 appelli per sessione.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
- - -
