PRESENTAZIONE

I materiali polimerici sono formulazioni aventi come componente principale un polimero o una miscela di polimeri. I materiali polimerici sono estremamente versatili e per questo utilizzati nei più svariati settori produttivi e nelle attività quotidiane. L’insegnamento introduce alla conoscenza di questa particolare classe di materiali, ponendo particolare enfasi sulle relazioni esistenti tra struttura e proprietà, che ne giustificano il diffuso impiego.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Oggetto dell’insegnamento sono i materiali aventi come componente principale un polimero o una miscela di polimeri. Saranno fornite le conoscenze di base per lo studio dei materiali a matrice polimerica, descrivendo le principali classi di materiali polimerici con i rispettivi settori di impiego e le più comuni tecniche di caratterizzazione molecolare e chimico-fisica, anche tramite esercitazioni di laboratorio.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

È un insegnamento introduttivo alla scienza e alla tecnologia dei materiali polimerici avente come obiettivo principale quello di evidenziare la correlazione esistente tra le nozioni teoriche sui materiali polimerici e i dati sperimentali derivanti  dalla loro caratterizzazione. Per perseguire tale proposito le lezioni frontali sono sempre corredate di esempi concreti legati al loro impiego nella pratica quotidiana e industriale.

I risultati di apprendimento attesi al termine dell'insegnamento sono:

• conoscere la struttura molecolare dei polimeri più diffusi e saperli classificare in base a diversi parametri;
• sapersi esprimere con terminologia adeguata nella descrizione dei fenomeni e dei processi coinvolgenti materiali polimerici;
• saper correlare le proprietà chimiche, fisiche, meccaniche, termiche e reologiche dei materiali polimerici alla loro composizione e struttura;
• saper individuare e interpretare le informazioni fornite dalle più comuni tecniche di caratterizzazione molecolare e termica dei materiali polimerici;
• conoscere e comprendere le basi della termodinamica delle soluzioni e delle miscele polimeriche.

L’insegnamento è mutuato per il curriculum Tecnologie Chimiche del CdS in Chimica e Tecnologie Chimiche, interamente per la coorte 2022-2023 e limitatamente a 5 CFU per la coorte 2021-2022. Inoltre, è frequentemente scelto come insegnamento opzionale da 4 CFU in altri CdS; in quest'ultimo caso, i  risultati di apprendimento non comprendono l’ultimo punto del precedente elenco.

PREREQUISITI

Nessuno ufficiale, ma è consigliato il superamento degli esami di Chimica Generale ed Inorganica e di Chimica Organica.

MODALITA' DIDATTICHE

L’insegnamento si compone di lezioni frontali, per un totale di 40 ore (5 CFU), e di una parte di laboratorio teorico-pratico di 13 ore (1 CFU). La frequenza alle attività di laboratorio è obbligatoria, come previsto dal Regolamento del Corso di Studio dei CdS coinvolti.

La parte pratica, organizzata in gruppi, prevede l'applicazione di protocolli sperimentali di caratterizzazione dei materiali polimerici sotto la guida della docente in carica. Per ogni esperienza svolta dovrà essere consegnata una breve relazione sui risultati ottenuti.

L’organizzazione e le date di svolgimento delle attività di laboratorio saranno comunicate al termine delle lezioni frontali dell’insegnamento.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Prima parte (4 CFU):

Generalità su polimeri e materiali polimerici. Struttura della catena polimerica: composizione, configurazione, conformazione. Classificazione dei polimeri e nomenclatura.

Tecniche di determinazione della massa molecolare dei polimeri (osmometria, viscosimetria, diffusione della luce, ultracentrifugazione, cromatografia ad esclusione molecolare).

Polimeri allo stato solido: polimeri amorfi (principali polimeri amorfi e loro utilizzo, temperatura di transizione vetrosa e studio dei parametri che la influenzano), polimeri semicristallini (principali polimeri semicristallini e loro utilizzo, temperatura di fusione e di cristallizzazione e parametri che le influenzano, termodinamica e cinetica del processo di fusione-cristallizzazione), polimeri termoindurenti, tecniche di caratterizzazione (densitometria, DSC, determinazione del grado di cristallinità, TGA).

Seconda parte (1 CFU):

Introduzione alle proprietà reologiche dei polimeri in massa e in soluzione.

Elastomeri: proprietà strutturali, studio termodinamico e statistico dell’elasticità.

Polimeri in soluzione: interazione polimero-solvente, introduzione al modello reticolare di Flory–Huggins.

Cenni sulle miscele polimeriche.

Terza parte (1 CFU tecnico-pratico)

Due esperienze di laboratorio sulla caratterizzazione molecolare e chimico-fisica di materiali polimerici.

In relazione alla differenziazione di CFU previsti dal piano di studio, la terza parte del programma non è erogata per la coorte 2021-2022 del curriculum Tecnologie Chimiche del CdS di Chimica e Tecnologie Chimiche .

La seconda e la terza parte del programma non sono erogate per chi sceglie l’insegnamento come opzionale da 4 CFU.

In base al programma descritto, l’insegnamento contribuisce al raggiungimento dei seguenti Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell’Agenda ONU 2030: Obiettivo 4. Istruzione di Qualità, Obiettivo 5. Uguaglianza di Genere e Obiettivo 12. Consumo e Produzione Responsabili.

Il programma dettagliato è caricato su aul@web, in modo che possa esserne verificata la corrispondenza con gli obiettivi formativi dell’insegnamento.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Al fine di agevolare l’apprendimento, le dispense delle lezioni vengono caricate sulla pagina di aul@web dedicata all’insegnamento contemporaneamente allo svolgimento in aula dei relativi contenuti. Inoltre, sulla stessa pagina web sono caricati quiz, test ed esercizi numerici (con e senza risoluzione) per verificare la preparazione individuale.

Sono suggeriti i testi di appoggio riportati di seguito.

Scienza e tecnologie dei materiali, D. R. Askeland, P. P. Fulay, W. J. Wright – Edizioni Città Studi, 2017

Fondamenti di Struttura, Proprietà e Tecnologia dei Polimeri- Testi AIM - Edizioni Nuova Cultura, 2011

Fondamenti di Scienza dei Polimeri - M. Guaita, F. Ciardelli, E. Pedemonte - Pacini Editore, 2009

Scienza e Tecnologia dei Materiali Polimerici - S. Bruckner, G. Allegra, M. Pegoraro, F.P. La Mantia- EdiSES, 2007

Fundamentals of Polymer Science – P. C. Painter, M. M. Coleman - Technomic Publishing Co., Inc. , 1997- 2nd edition.

Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials – J. M. G. Cowie – Blackie Academic & Professional, Chapman & Hull Eds., 1991 – 2nd edition.

Materiale supplettivo è fornito a richiesta in caso di presenza di DSA  o di frequenza parziale per motivi di lavoro.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

MARINA ALLOISIO (Presidente)

DAVIDE COMORETTO

MAILA CASTELLANO (Presidente Supplente)

MASSIMO DOMENICO OTTONELLI (Supplente)

SILVIA VICINI (Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

L’insegnamento si tiene nel corso del primo semestre, con inizio a partire dal 25 settembre 2023.

Consultare il calendario al link:

https://corsi.unige.it/corsi/8765/studenti-orario

Orari delle lezioni

L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile all'indirizzo EasyAcademy.

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L’esame si compone di una prova scritta e di una prova orale condotte da due docenti (tra i quali la titolare dell’insegnamento).

Nel corso dell’anno solare sono fissati 7 appelli ufficiali, distribuiti nelle finestre temporali stabilite dal Manifesto degli Studi e dal Regolamento del Corso di Studio dei CdS coinvolti. Appelli straordinari al di fuori dei periodi indicati saranno concessi solo a chi è fuori corso.

La prova scritta si compone di due parti, il cui contributo alla valutazione in trentesimi dell’esame è specificato di seguito:

• la prima parte consiste nell’interpretazione e discussione di dati sperimentali derivanti dalla caratterizzazione di materiali polimerici al fine di verificare l’acquisita capacità di applicare i concetti teorici a situazioni reali; alla prima parte della prova scritta è attribuita una valutazione massima di 12/30;
• la seconda parte consiste in un test costituito da 4 quesiti a risposta multipla e/o aperta su 4 diversi argomenti compresi nel programma dell’insegnamento; alla seconda parte della prova scritta viene attribuita una valutazione massima di 10/30.

Le domande relative alla prova scritta sono inserite in un unico documento, precedentemente preparato dalla commissione d’esame e numerato. Chi sostiene l'esame sceglie un documento tra quelli disponibili in base al numero e senza conoscerne il contenuto. Composizione e denominazione del documento sono differenziate in base al numero di CFU previsti dal piano di studio.

La prova orale, a cui viene attribuita una valutazione massima di 8/30, consiste:

• nella discussione dei risultati della prova scritta;
• nella discussione delle relazioni di laboratorio per coloro che hanno frequentato l’insegnamento per 6 CFU e hanno preso parte all’attività tecnico-pratica;
• nella descrizione e discussione delle proprietà di una classe di polimeri o di un polimero in particolare per coloro che hanno frequentato l’insegnamento per 5 CFU o 4 CFU.

Si accede alla prova orale se nella prova scritta è stato acquisito un punteggio uguale o superiore a 10.

In presenza di disabilità o DSA accertate, le modalità di esame sono uniformate alla regolamentazione di Ateneo per lo svolgimento di esami di profitto (https://unige.it/disabilita-dsa).

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

La prova d'esame avrà lo scopo di verificare l’effettivo conseguimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento, in modo particolare per quel che riguarda l’acquisita capacità di:

- correlare le proprietà dei materiali polimerici alla loro composizione e struttura;

- confrontare e integrare le informazioni acquisibili dalle diverse tecniche di caratterizzazione e dai modelli di correlazione proprietà-struttura trattati nel corso dell’insegnamento.

L’esame servirà inoltre a valutare se è stato raggiunto un livello adeguato di comprensione dei contenuti erogati e di padronanza lessicale nell'esprimerli. 

In caso di mancato conseguimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento, si inviterà ad approfondire lo studio e ad avvalersi di ulteriori spiegazioni da parte delle docenti prima di ripetere l’esame.

ALTRE INFORMAZIONI

Eventuali propedeuticità sono definite nel Regolamento del Corso di Studio e/o nel Manifesto degli Studi dei CdS coinvolti.
Tuttavia si suggerisce il superamento degli esami di Chimica Generale ed Inorganica e di Chimica Organica.