OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento proposto intende fornire allo studente una panoramica aggiornata nel campo dei materiali funzionali inorganici con particolare riferimento alle tecniche di sintesi e processo, alle tecniche per la modifica controllata di materiali ed alle loro applicazioni più attuali. Introduction to processes for the preparation and modification of functional inorganic materials. Properties of the synthesized materials and their applications.

MODALITA' DIDATTICHE

Metodi tradizionali

PROGRAMMA/CONTENUTO

Principali tecniche di sintesi di materiali policristallini ed amorfi. Cinetica e meccanismo delle reazioni allo stato solido. Reazioni epitattiche e topotattiche. Sintesi combustiva. Sintesi idrotermale. Reazioni sol-gel. Transizione sol-gel. Precursori e reazioni di idrolisi e condensazione. Invecchiamento e tecniche di essiccamento del gel. Esempi di sintesi di materiali mediante tecnica sol-gel.

Metodi di produzione di film sottili. Reazioni di trasporto via fase vapore. Tecniche CVD (Chemical Vapour Deposition), PVD (Physical Vapour Deposition), Sputtering, MBE (Molecular Beam Epitaxial). Sviluppo della tecnologia per i processi di coatings. Thermal plasma spray, HVOF (High-Velocity Oxy/Fuel), flame spray, vacuum plasma spray. Ruolo dei rivestimenti. TBC e coating diffusivi. Pack aluminizing per superleghe a base Ni. Reazioni di intercalazione, grafting e pillaring. Layer a diversa carica o neutri. Composti di intercalazione a base di grafite, calcogenuri metallici, LixCoO2, LixMn2O4, Idrotalciti.

Materiali a memoria di forma (leghe e materiali ceramici). Principi base delle transformazioni martensitiche. Meccanismi dell’effetto a memoria di forma e della superelasticità. Varie leghe a memoria di forma con speciale enfasi su Ti-Ni. Applicazioni varie come attuatori e smart materials. Leghe a memoria di forma ferromagnetiche.

Nuovi materiali per l’accumulo di idrogeno. Fasi intermetalliche binarie, ternarie e multicomponenti per lo stoccaggio di idrogeno. Alanati. Applicazioni di idruri metallici: purificazione nella tecnologia dell’alto vuoto (getters), pompe di calore e refrigeranti. 

Materiali per celle a combustibile nei processi di funzionamento, termochimica ed elettrochimica. Vantaggi e svantaggi ed influenza sull’efficienza nei diversi tipi di celle a combustibile (Alkaline Fuel Cell. Proton Exchange Membrane Fuel Cells, Phosphoric Acid Fuel Cells, Molten Carbonate Fuel Cells, Solid Oxide fuel Cells).

Materiali inorganici per il fotovoltaico. Tecnologia e produzione di celle solari di Si monocristallino e policristallino e di film sottili a base di CdSe e CIGS (Cu-In-Ga-S), CZTS e loro proprietà.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Introduzione alla chimica dei materiali, G.Flor, C. Tealdi, Dispenseonline, Pavia, 2009

Inorganic materials, D.W.Bruce, D.O’Hare, J.Wiley&Sons, 1997

Synthesis of Inorganic Materials, U.Schubert, N.Hüsing, Wiley-VCH, 2012

Basic Solid State Chemistry, A.R.West, Wiley-VCH, 1984

Solid State chemistry, Anthony R. West, J. Wiley e Sons 1990