• 086557 - MATERIALI POLIMERICI A

L'obiettivo generale del corso è quello di fornire gli strumenti teorici e pratici per

i) la comprensione del comportamento fisico-meccanico dei materiali polimerici in relazione alla loro microstruttura;

ii) la descrizione e previsione della dipendenza dal tempo e dalla temperatura delle proprietà fisico-ingegneristiche degli stessi.

A seguito del superamento dell'esame, la studentessa/lo studente:

- conoscerà e avrà compreso l'effetto della temperatura sul comportamento dilatometrico e meccanico delle diverse classi di polimeri polimeri in relazione alla loro struttura;

- sarà in grado di classificare i polimeri sulla base del comportamento dilatometrico e meccanico;

- sarà in grado, per ogni tipo di polimero di individuare i campi di impiego e trasformazione in relazione alle temperature caratteristiche;

- conoscerà e avrà compreso i metodi di caratterizzazione del comportamento e delle proprietà tempo dipendenti dei polimeri;

- sarà in grado di individuare i valori delle proprietà fisico meccaniche su nache dati specifiche e valutare le fonti criticamente;

- conoscerà e avrà compreso il metodo basato sul postulato di Boltzmann per la previsione della risposta meccanica polimeri a storie di sollecitazione complessa;

- conoscerà e avrà compreso l'origine fisica del postulato di equivalenza tempo-Temperatura e i suoi limiti;

- sarà in grado di applicare il postulato di equivalenza tempo-Temperatura per estendere il campo di misura delle proprietà meccaniche dei polimeri;

- sarà in grado di applicare il postulato di equivalenza tempo-Temperatura per prevedere il comportamento meccanico del polimeri sottoposto a storie termiche complesse:

- sarà in grado di applicare i metodi appresi per la progettazione (dimensionamento/verifica) di semplici strutture sottoposte a storie complesse di sollecitazione meccanica e termica;

- conoscerà e avrà compreso i fenomeni di snervamento per i materiali polimerici e i criteri di snervamento per tali materiali;

- conoscerà le proprietà termiche dei materiali polimerici compatti ed espansi e avrà compreso la correlazione con la struttura e la mobilità molecolare;

- conoscerà l'effetto delle storia termomeccanica subita dai polimeri durante la trasformazione sulla loro struttura e proprietà meccaniche;  

Gli argomenti trattati saranno: 

• Correlazione proprietà struttura: comportamento volumetrico di polimeri amorfi e semicristallini, temperature caratteristiche. Transizioni termodinamiche e cinetiche, teoria del volume libero. Comportamento meccanico di polimeri amorfi reticolati e non reticolati e di polimeri semicristallini al variare della temperatura. Confronto tra temperature caratteristiche e temperature di utilizzo e trasformazione. Classificazione dei polimeri in base alla struttura.
• Proprietà dei materiali: definizione di proprietà intrinseca ed esempi.
• Proprietà meccaniche di materiali polimerici: Creep e Rilassamento, definizione di cedevolezza e modulo. Linearità e postulato di sovrapposizione degli effetti (Boltzmann). Risposta a sollecitazioni periodiche sinusoidali. Effetto della temperatura sul comportamento meccanico dei materiali polimerici: effetto della temperatura sul modulo e sulla cedevolezza: postulato di equivalenza tempo-temperatura. Cenni sulle proprietà ultime: fenomeni di snervamento.
• Proprietà termiche dei materiali polimerici: calore specifico, conducibilità e diffusività termica.
• Effetto della trasformazione sulle proprietà dei polimeri: viscoelasticità di volume, invecchiamento fisico, sforzi termici, orientamento e deformazioni congelate.
• Metodi di selezione e progettazione con i materiali polimerici.

Basi di matematica, fisica, scambio termico e meccanica dei solidi e delle strutture.

L'esame è in forma scritta, su tutto il programma. Non sono previste verifiche in itinere. L'esame consiste in 2 o 3 domande, che riguarderanno tanto la verifica della capacità di applicare le competenze acquisite, sia risolvendo semplici problemi numericamente di progettazione sia rispondendo a quesiti (a titolo di esempio sulla rappresentazione grafica di fenomeni/andamenti caratteristici, sulla stima del comportamento fisico meccanico dopo storie complesse).

E' richiesta allo studente la capacità di organizzare le risposte in maniera sintetica, ordinata e corretta. La capacità di comunicazione in forma scritta costituirà parte del processo di valutazione dell'esame.

Oltre alla valutazione scritta durante lo svolgimento del corso sono proposti 3 esercizi su i) l'impiego delle banche dati, ii) l'impiego del postulato di equivalenza tempo-Temperatura , iii) la selezione del materiale e la progettazione multi obiettivo. Gli esercizi sono a svolgersi in gruppo (minimo 3 massimo 5 membri). Lo svolgimento e la consegna sono facoltativi e comportano un incremento fino ad 1 punto del voto finale dell'esame