MINERALOGIA APPLICATA AI MATERIALI CERAMICI
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2022/2023
- Docente
- MATTEO ARDIT
- Crediti formativi
- 6
- Periodo didattico
- Primo Semestre
- SSD
- GEO/06
Obiettivi formativi
- Il corso si prefigge di trasferire conoscenze approfondite relative ai principali materiali naturali e sintetici utilizzati nei processi industriali legati alla produzione di materiali ceramici tradizionali, ceramici avanzati, matrici ceramiche per l'immobilizzazione e l'inertizzazione di elementi pericolosi per l'uomo e l'ambiente, e bioceramici attraverso diverse applicazioni che fanno uso di tecniche e conoscenze mineralogiche e cristallochimiche.
L'approfondimento di temi specifici, quali ad esempio la progettazione e la caratterizzazione di nuovi coloranti ceramici al fine di abbattere l'utilizzo di elementi critici mantenendo inalterate o migliorando le proprietà colorimetriche, le nuove sfide tecniche e tecnologiche per la produzione di coloranti ceramici attraverso la stampa digitale, la possibile immobilizzazione di elementi pericolosi all'interno di matrici ceramiche, la possibile modulazione delle proprietà di alcuni ceramici avanzati in condizioni non-ambientali, rappresentano lo scenario ideale dove lo studente, attraverso esercitazioni guidate, acquisisce competenze sulle tecniche di indagine mineralogica ed i relativi modelli interpretativi.
Le abilità conseguite ben si inquadrano nella realtà territoriale della regione Emilia-Romagna permeata di centri di ricerca e sviluppo e industrie nel settore dei ceramici tradizionali e dei ceramici avanzati. Prerequisiti
- Conoscenze acquisite nei corsi di Chimica, Fisica, e di Mineralogia di base.
Contenuti del corso
- Il corso è suddiviso in 40 ore (5 CFU) di didattica frontale e 12 ore (1 CFU) di esercitazioni, per un totale di 52 ore.
Nozioni introduttive (teoria)
- Classificazione dei materiali: polimeri, metalli, ceramici.
- Materiali ceramici tradizionali VS materiali ceramici avanzati.
I coloranti ceramici (teoria + esercitazioni)
- Classificazione dei principali coloranti ceramici: pigmenti, dyes ed effetti.
Coloranti ceramici 1
- Ricerca di nuovi pigmenti ceramici attraverso concetti cristallochimici di base.
- Dalle soluzioni solide al rilassamento strutturale: incongruenze tra informazioni a corto e a lungo raggio – dal modello a "sfere rigide" (HS) a quello di "approssimazione del cristallo virtuale" (VCA).
Coloranti ceramici 2
- L'avvento della decorazione digitale attraverso la stampa a getto d'inchiostro.
- Problematiche tecnologiche legate alla micronizzazione di coloranti ceramici (comminuzione VS struttura cristallina VS chimica dei coloranti).
Ceramici tradizionali, economia circolare e ambiente (teoria + esercitazioni)
- Materiali ceramici tradizionali: chimismo, cottura e struttura delle fasi costituenti.
- Potenziale introduzione di elementi pericolosi in matrici ceramiche: la ceramizzazione.
- Analisi quantitativa delle fasi (metodo dello standard interno) da dati di diffrazione da polveri di ceramici tradizionali.
Materiali ceramici avanzati (teoria + esercitazioni)
- Multiferroici, semiconduttori, sensori, membrane ceramiche per separazione e produzione di H2.
- Ceramici avanzati in condizioni non-ambientali: effetti di temperatura e pressione in strutture cristalline.
- Interpretazione di dati di espansione termica e compressione isotropa.
Bioceramici (teoria)
- Esempi di bioceramici e loro possibili impieghi.
- Materiali osteo-compatibili. Metodi didattici
- - Lezioni frontali in aula attraverso l'ausilio di presentazioni digitali, esercitazioni guidate attraverso software specifici.
- Nei casi di necessità, possibilità di seguire le lezioni in modalità remota (streaming live delle lezioni).
- Discussioni aperte per la verifica della comprensione degli argomenti trattati.
- Possibili incontri con esperti dei diversi settori. Modalità di verifica dell'apprendimento
- Lo studente dovrà sostenere un esame orale previa produzione e consegna di una relazione su una tematica a scelta di proprio interesse inerente il programma del corso (la tematica viene concordata col docente).
La relazione (mediamente di lunghezza pari a 5/6 pagine in formato A4) avrà un peso complessivo pari ai 2/3 della valutazione finale dell'esame.
Durante la prova orale, della durata di circa 45 minuti, lo studente esporrà quanto elaborato in merito alla tematica sviluppata nella produzione dell'elaborato scritto (relazione), e proseguirà in forma di discussione aperta sulle altre tematiche svolte durante il corso.
La prova orale avrà un peso complessivo pari a 1/3 della valutazione finale dell'esame. Testi di riferimento
- Materiale didattico fornito dal docente.
Testi di riferimento sulle tematiche generali del corso:
- Heimann, R. B. (2010). Classic and Advanced Ceramics: From Fundamentals to Applications. Wiley-VCH, Weinheim.
- Somiya, S. (2013) Handbook of Advanced Ceramics Materials, Applications, Processing, and Properties. 2nd Edition. Academic Press.
Argomenti specifici possono essere sviluppati attraverso i seguenti testi:
Tecniche:
- Geiger, C. A. (2001). Solid solutions in silicate and oxide systems. The Mineralogical Society of Great Britain and Ireland.
- Beran, A., & Libowitzky, E. (2004). Spectroscopic methods in Mineralogy. The Mineralogical Society of Great Britain and Ireland.
Modelli interpretativi:
- Hazen, R. M., & Downs, R. T. (2018). High-temperature and high pressure crystal chemistry. Walter de Gruyter GmbH & Co KG.
- Hazen, R. M., & Finger, L. W. (1984). Comparative crystal chemistry. Wiley, New York.
