MATERIALI POLIMERICI, COMPOSITI E CERAMICI - 39013

Definizione di macromolecola, polimero e materiale polimerico. Polimeri termoplastici, termoindurenti, elastomeri e fibre. Polimeri lineari e reticolati, copolimeri. Grado di polimerizzazione e peso molecolare medio. Polimeri cristallini e polimeri amorfi. Temperatura di fusione e di transizione vetrosa. Proprietà meccaniche dei materiali polimerici. Viscoelasticità. Prova di trazione dei materiali polimerici. Effetto della temperatura e della velocità di deformazione sul comportamento meccanico dei materiali polimerici. Teoria della viscoelasticità lineare. Proprietà elettriche, ottiche e termiche dei polimeri. Tecnologie di lavorazione dei materiali polimerici. Degrado dei materiali polimerici. Principali materiali polimerici: polietilene, polipropilene, polistirene e polivinilcloruro. Cenni agli elastomeri e ai polimeri speciali. Riuso e riciclo dei polimeri. Definizione di materiale ceramico. Materiali ceramici tradizionali ed avanzati. Ceramici tradizionali. Struttura dei silicati, argille e feldspati. Plasticità dell’argilla. Lavorazione e cottura dei ceramici tradizionali: effetto del contenuto di acqua, ritiro e porosità finale. Polveri ceramiche e sinterizzazione dei materiali ceramici avanzati. Proprietà meccaniche dei materiali ceramici: rigidità e tenacità. Effetto della porosità e dei difetti, meccanica della frattura. Anisotropia del comportamento trazione/compressione. Prove per la caratterizzazione del comportamento meccanico dei materiali ceramici. Abrasivi e refrattari. Principali ceramici avanzati: allumina, silice, carburi, zirconia. Impieghi strutturali e funzionali dei materiali ceramici. Rivestimenti ceramici sottili. Vetri: struttura, classificazione e proprietà. Tecnologie di lavorazione ed impieghi. Degrado dei materiali ceramici e vetri. Definizione e struttura dei materiali compositi. Classificazione in funzione delle matrici. Principali materiali di rinforzo (fibre e particelle). Produzione e proprietà di fibre di boro, carbonio, vetro e aramidiche. Fibre naturali. Semilavorati di fibre (rowing, tessuti, etc.). Proprietà delle principali classi di matrici polimeriche. Matrici termoindurenti poliestere, viniliche ed epossidiche. Matrici termoplastiche. Gelazione, curing e post-curing. Interfaccia ed adesione rinforzo/matrice. Proprietà meccaniche: effetto del rinforzo, anisotropia dei compositi a fibre lunghe orientate. Modelli micromeccanici. Modelli di Voigt e Reuss. Laminati compositi. Codice di laminazione, laminati simmetrici e bilanciati. Proprietà elastiche dei laminati compositi. Criterio di Krenchell. Resistenza a rottura dei compositi a fibra lunga e dei laminati multistrato. Proprietà elastiche di compositi rinforzati con fibre corte. Tenacità. Produzione dei materiali compositi a matrice polimerica: impregnazione manuale, poltrusione, tecnica del preimpregnato e del sacco a vuoto. Invecchiamento e degrado dei materiali compositi. Problematiche ambientali e riciclo. Compositi a matrice metallica. Proprietà meccaniche dei compositi a matrice metallica. Tecnologie di ottenimento e lavorazione, impieghi e degrado dei compositi a matrice metallica. Materiali compositi a matrice ceramica. Tenacizzazione con particelle duttili, fragili, fibre e con zirconia. Applicazioni di compositi a matrice ceramica, compositi carbonio/carbonio. Strutture sandwich, proprietà ed esempi applicativi.

Seminari su:

+ Legno. Ritiro, distorsione e difetti del legno. Proprietà meccaniche ed effetto dell’umidità. Lavorazione e semilavorati del legno (truciolati, tamburati, compensati, legno lamellare). Degrado del legno.

+ Calcestruzzo fibrorinforzato. Definizione, tipologia di fibre, caratteristiche meccaniche, applicazioni, fibre non strutturali.