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NANOCOMPOSITI POLIMERICI: PROPRIETÀ E APPLICAZIONI

Loredana INCARNATO NANOCOMPOSITI POLIMERICI: PROPRIETÀ E APPLICAZIONI

0622200027
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
INGEGNERIA CHIMICA
2021/2022

ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2019
PRIMO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
660LEZIONE
LOREDANA INCARNATO T Curriculum
PAOLA SCARFATO Curriculum
Obiettivi
CONOSCENZA E COMPRENSIONE
L’INTENTO DEL CORSO È QUELLO DI FORNIRE AGLI STUDENTI LA CONOSCENZA DELLE PROPRIETÀ DEI MATERIALI NANOCOMPOSITI A MATRICE POLIMERICA, DELLE CORRISPONDENTI METODOLOGIE DI INDAGINE SPERIMENTALE E DI ILLUSTRARNE LE POSSIBILI APPLICAZIONI. IN PARTICOLARE, SARANNO ESAMINATI I NANOCOMPOSITI A MATRICE POLIMERICA TERMOPLASTICA. SARÀ ANALIZZATA LA TRANSIZIONE VETROSA E LA VISCOELASTICITÀ LINEARE DI MATERIALI POLIMERICI E DI NANOCOMPOSITI POLIMERICI. SARANNO FORNITI I CONCETTI DI REOLOGIA E REOMETRIA. SARANNO TRATTATE LE METODOLOGIE DI PREPARAZIONE DEI MATERIALI NANOCOMPOSITI E LE LORO PROPRIETA’ MECCANICHE E REOLOGICHE, DI CONDUCIBILITA’ ELETTRICA E TERMICA.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE - ANALISI INGEGNERISTICA
ANALISI DELLE PROPRIETÀ CHIMICO-FISICHE DEI MATERIALI POLIMERICI E NANO-COMPOSITI A MATRICE POLIMERICA. DEFINIZIONE DELLE METODOLOGIE DI INDAGINE PER LA VALUTAZIONE E MODELLAZIONE DELLE PROPRIETÀ VISCOELASTICHE DI POLIMERI LINEARI FLESSIBILI E DEI NANOCOMPOSITI A MATRICE POLIMERICA.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE – PROGETTAZIONE INGEGNERISTICA
LO STUDENTE ALLA FINE DEL CORSO SAPRÀ INDIVIDUARE LE METODOLOGIE DI INDAGINE SPERIMENTALE RELATIVE ALLE DIVERSE PROPRIETÀ CHIMICO-FISICHE DEI MATERIALI NANOCOMPOSITI E SAPRÀ APPLICARE LE DIVERSE TECNOLOGIE DI PREPARAZIONE.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO – PRATICA INGEGNERISTICA
SULLA BASE DELLA TEORIA ANALIZZATA DURANTE IL CORSO, LO STUDENTE SAPRÀ DEFINIRE LE PROPRIETÀ CHIMICO-FISICHE DEI NANOCOMPOSITI POLIMERICI IN RELAZIONE ALLA SPECIFICA APPLICAZIONE RICHIESTA. SARÀ IN GRADO DI UTILIZZARE REOMETRI ROTAZIONALI E A CAPILLARE E SAPRÀ DETERMINARE SPERIMENTALMENTE LA CURVA DI FLUSSO, IL MODULO ELASTICO E VISCOSO DI POLIMERI LINEARI FLESSIBILI E DEI NANOCOMPOSITI A MATRICE POLIMERICA.

CAPACITÀ TRASVERSALI - CAPACITÀ DI APPRENDERE
LO STUDENTE SARÀ IN GRADO DI CONSULTARE LA BIBLIOGRAFIA E DI ANALIZZARE I DATI SPERIMENTALI RELATIVI ALLE MISURE DI REOLOGIA E VISCOELASTICITÀ. INOLTRE, SARÀ IN GRADO DI ESPORRE GLI ARGOMENTI CONCERNENTI LE PROPRIETÀ CHIMICO-FISICHE DEI NANOCOMPOSITI POLIMERICI, DELLE CORRISPONDENTI METODOLOGIE DI INDAGINE SPERIMENTALE UTILIZZANDO L’APPROPRIATA TERMINOLOGIA E DIVERSI METODI COMUNICATIVI.

CAPACITÀ TRASVERSALI - CAPACITÀ DI INDAGINE
LO STUDENTE AVRÀ SVILUPPATO CAPACITÀ DI APPROFONDIMENTO AUTONOMO PER GLI ARGOMENTI TRATTATI E SARÀ IN GRADO APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE A CONTESTI DIFFERENTI DA QUELLI PRESENTATI DURANTE IL CORSO.
Prerequisiti
AL FINE DI COMPRENDERE E SAPERE APPLICARE LA MAGGIOR PARTE DEGLI ARGOMENTI TRATTATI NELL' INSEGNAMENTO È NECESSARIO CHE LO STUDENTE ABBIA ACQUISITO LE CONOSCENZE RELATIVE AI BILANCI DI QUANTITÀ DI MOTO.
Contenuti
1)INTRODUZIONE AI MATERIALI NANOCOMPOSITI A MATRICE POLIMERICA (TEORIA 4H)
STRUTTURA DELLE MACROMOLECOLE. POLIMERI TERMOPLASTICI E TERMOINDURENTI. I POLIMERI SEMISCRISTALLINI. I POLIMERI AMORFI. LA TRANSIZIONE VETROSA. LA TEORIA DEL VOLUME LIBERO DELLA TRANSIZIONE VETROSA.

2) LE NANOCARICHE (TEORIA 6H)
LE ARGILLE NATURALI E SINTETICHE (NANOCLAY), I NANOTUBI AL CARBONIO (CNT), LE NANOFIBRE AL CARBONIO (CNF), IL GRAFENE.

3) VISCOELASTICITÀ LINEARE DI NANOCOMPOSITI POLIMERICI (TEORIA 8H, ES. 4H, LAB 4H).
SOLIDI E LIQUIDI VISCOELASTICI. IL PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE DEGLI EFFETTI. I MODELLI MECCANICI DEL COMPORTAMENTO VISCOELASTICO: MODELLO DI VOIGT E DI MAXWELL. IL MODULO DI RILASSAMENTO, G(T), PER DIVERSI SISTEMI VISCOELASTICI.
COMPORTAMENTO DI SISTEMI VISCOELASTICI IN MOTI PERIODICI: IL MODULO ELASTICO ED IL MODULO DISSIPATIVO. LA VISCOSITÀ COMPLESSA.
LIMITE DI PERCOLAZIONE. QUANTIFICAZIONE DELLA DISPERSIONE ATTRAVERSO LA REOLOGIA. LIMITE DI LINEARITA’.

5) REOLOGIA E REOMETRIA (TEORIA 4H, ES 6H, LAB 6H)
I FLUIDI NON NEWTONIANI. LA CURVA DI FLUSSO. IL FLUIDO NON- NEWTONIANO GENERALIZZATO. IL FLUIDO A LEGGE DI POTENZA, EQUAZIONE DI CROSS, DI CARREAU-YASUDA.
EFFETTO DELLA TEMPERATURA E DELLA PRESSIONE SULLA VISCOSITÀ.
REOMETRIA:
A) REOMETRI ROTAZIONALI,- EQUAZIONI DI BASE PER IL REOMETRO CONO-PIATTO. LA VISCOSITÀ E LA PRIMA DIFFERENZA DI SFORZI NORMALI IN FLUIDI NON-NEWTONIANI. REOMETRI A PIATTI PARALLELI.
B) REOMETRI A CAPILLARE: EQUAZIONI DI BASE PER IL REOMETRO A CAPILLARE. EFFETTI DI IMBOCCO- CORREZIONI DI BAGLEY. LA CORREZIONE DI RABINOWITCH PER FLUIDI NON-NEWTONIANI.

6) PREPARAZIONE DEI NANOCOMPOSITI (TEORIA 8H)
POLIMERIZZAZIONE IN SITU, INTERCALAZIONE DEL POLIMERO IN SOLUZIONE, INTERCALAZIONE DIRETTA DEL POLIMERO FUSO. COMPATIBILIZZAZIONE DELLE NANOCARICHE-POLIMERO.

7) I MATERIALI NANOCOMPOSITI A MATRICE POLIMERICA BIODEGRADABILE (TEORIA 2H)
MATRICI POLIMERICHE BIODEGRADABILI: DESCRIZIONE DELLE PROPRIETA’ DELLE MATRICI BIODEGRADABILI. NANOCOMPOSITI BIODEGRADABILI.

8) PROPRIETA’ DEI NANOCOMPOSITI A MATRICE TERMOPLASTICA E TERMOINDURENTE ED ESEMPI DI APPLICAZIONI INDUSTRIALI (TEORIA 8H)
PROPRIETA’ MECCANICHE, PROPRIETA’ BARRIERA, CONDUCIBILITA’ ELETTRICA E TERMICA, RITARDO ALLA FIAMMA, PROPRIETA’ REOLOGICHE, PROPRIETÀ FOTOCATALITICHE, PROPRIETÀ ANTIMICROBICHE, PROPRIETÀ ANTIMACCHIA E AUTOPULENTI (SUPERFICI ANTIGRAFFITI E ANTIIMPRONTA, EFFETTO LOTO).

TOTALE TEORIA 40H, ESERCITAZIONI 10H, LABORATORIO 10H
Metodi Didattici
L’INSEGNAMENTO CONTEMPLA LEZIONI TEORICHE (40 ORE), ESERCITAZIONI (10 ORE) IN AULA ED ESPERIENZE DI LABORATORIO (10 ORE) PER LA DURATA DI 60 ORE COMPLESSIVE (6 CFU). LE ESERCITAZIONI CONSENTONO ALLO STUDENTE DI ACQUISIRE I METODI DI CALCOLO DELLE DIFFERENTI PROPRIETÀ DEI MATERIALI DEFINITE NELLE LEZIONI TEORICHE. LE ESPERIENZE DI LABORATORIO CONSENTONO ALLO STUDENTE DI EFFETTUARE MISURE SPERIMENTALI CHE SARANNO OGGETTO DI UN REPORT DA CONSEGNARE ALLA FINE DEL CORSO.
LA FREQUENZA AI CORSI DI INSEGNAMENTO E' FORTEMENTE CONSIGLIATA.
Verifica dell'apprendimento
LA VALUTAZIONE DEL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI AVVERRÀ MEDIANTE UN ESAME ORALE E LA DISCUSSIONE DI UN REPORT CHE LO STUDENTE PREPARERÀ SULLA BASE DEI DATI SPERIMENTALI RACCOLTI DURANTE L'ESPERIENZA IN LABORATORIO. .
LA PROVA ORALE CONSISTE IN UN COLLOQUIO CON DOMANDE E DISCUSSIONE SUI CONTENUTI TEORICI E METODOLOGICI DEGLI ARGOMENTI DEL PROGRAMMA DELL'INSEGNAMENTO ED È FINALIZZATA AD ACCERTARE LA CAPACITÀ LOGICO-DEDUTTIVE E DI SINTESI DELLO STUDENTE, NONCHÈ LE CAPACITÀ DI DISCUTERE CON LA TERMINOLOGIA APPROPRIATA LE DIVERSE TEMATICHE PROPOSTE. L’ESAME SI INTENDE SUPERATO CON LA SOGLIA MINIMA SE LO STUDENTE DIMOSTRA DI CONOSCERE LE DIVERSE NANOCARICHE E TIPOLOLOGIE DI PREPARAZIONE DEI NANOCOMPOSITI A MATRICE POLIMERICA, SE È IN GRADO DI DEFINIRE LE PROPRIETÀ VISCOELASTICHE, MECCANICHE ED ELETTRICHE DEL SISTEMA NANOCOMPOSITO E SE HA IMPOSTATO LA RISOLUZIONE DELL'ANALISI DEI DATI SPERIMENTALI RICHIESTA NEL REPORT. L'ESAME SI INTENDE SUPERATO CON ECCELLENZA SE LO STUDENTE HA DISCUSSO ESAURIENTEMENTE TUTTI GLI ASPETTI RELATIVI ALLE CARATTERISTICHE DELLE NANOCARICHE, ALLA PREPARAZIONE E ALLE PROPRIETÀ DEI NANOCOMPOSITI EVIDENZIANDONE GLI OBIETTIVI E DESCRIVENDONE CON COMPLETEZZA LE METODOLOGIE, SE HA DISCUSSO I CONCETTI DI VISCOELASTICITÀ ESAURIENTEMENTE E SE HA SVOLTO CON RIGORE L'ANALISI DEI DATI SPERIMENTALI RICHIESTA NEL REPORT. IL VOTO FINALE SCATURISCE PER CIRCA IL 70% DALLA VOTAZIONE RIPORTATA NELLA PROVA ORALE E PER CIRCA IL 30% DALLA VALUTAZIONE E DISCUSSIONE DEL REPORT.
Testi
POLYMER NANOCOMPOSITES: PROCESSING, CHARACTERIZATION AND APPLICATION.
AUTORE: J.H. KOO. EDITORE: MCGRAW HILL (2006).

MELT RHEOLOGY AND ITS ROLE IN PLASTICS PROCESSING.THEORY AND APPLICATIONS.
AUTORI: J. M. DEALY, AND K. F. WISSBRUN, EDITORE: VAN NOSTRAND REINHOLD (1990).

MATERIALE DIDATTICO FORNITO A LEZIONE.
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2022-11-21]