OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso intende aiutare lo studente a sviluppare una critica forma mentis nell’affrontare lo studio dei sistemi elettronici basati su sensori, attraverso un approccio metodologico che riguardi più scale dimensionali, a partire dalla fisica e dalla struttura microscopica dei materiali per arrivare al comportamento macroscopico di microsistemi e di strutture complesse per la sensoristica. Il caso studio della sensoristica tattile, in un'ampia gamma di applicazioni in settori all'avanguardia come la Robotica soft, il monitoraggio della Salute, le interfacce (bioelettroniche) uomo-macchina e la protesica, verrà impiegato come modello per lo studio di sensori integrati in sistemi di sensing in cui elettronica e meccanica sono inscindibilmente legate nel determinare la risposta del sensore allo stimolo esterno. Ciò è stato pensato con lo scopo di fornire allo studente alcuni strumenti concreti per la progettazione, modellazione e caratterizzazione di tali sistemi.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L’insegnamento si propone di fornire le conoscenze di base della fisica e della meccanica associate ai materiali, da usare come mattoncini costitutivi dei sensori. L’insegnamento si propone inoltre di approfondire la relazione tra struttura e proprietà dei materiali funzionali e strutturali da integrare in strutture complesse per la sensoristica, perché questa relazione è necessaria per comprendere i meccanismi di  funzionamento dei sensori e poterli correlare agli aspetti progettuali.

Si intende anche formare studenti e studentesse in modo che siano sensibili agli aspetti applicativi e di tipo innovativo. In tali contesti si intende fornire un know-how su tematiche attuali e di punta quali la sensoristica tattile e l'elettronica flessibile ed estensibile.

Il caso studio della sensoristica tattile verrà impiegato come modello.

Sono inoltre previste alcune esercitazioni con il software ANSYS per la modellazione agli elementi finiti, cui seguiranno semplici progetti individuali.

La frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative proposte (lezioni frontali ed esercitazioni) e lo studio individuale consentiranno a studenti e studentesse di:

- Comprendere: il comportamento di materiali funzionali e strutturali, la struttura di un dispositivo elettronico di misura, le tecniche di caratterizzazione sperimentale in ambito sensoristico.

- Formare la mente: Sviluppo di una critica forma mentis nell’affrontare lo studio di sistemi elettronici basati su sensori e osservati su diverse scale dimensionali

- Progettare e modellare un semplice sistema di rilevazione tattile.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali tenute dalla docente

Si prevedono inoltre alcune ESERCITAZIONI TEORICO-SPERIMENTALI, con l’obiettivo della familiarizzazione all’uso di strumenti di modellazione multifisica (software ANSYS).

Attività richieste allo/a studente/studentessa:

Frequenza alle lezioni fortemente consigliata

PROGRAMMA/CONTENUTO

• Materiali per l’elettronica e la sensoristica
• Semplici esempi di dispositivi optoelettronici a semiconduttore
• Trasduzione elettromeccanica
• Caso di studio: sensoristica tattile
• Introduzione sull'Elettronica flessibile e stretchabile

Questo insegnamento, trattando temi di interesse scientifico-tecnologico quali i sistemi elettronici basati su sensori con applicazioni legate alla Salute in termini di riabilitazione e prevenzione, contribuisce al raggiungimento dei seguenti Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda ONU 2030:

3.d Rafforzare la capacità di tutti i Paesi, soprattutto dei Paesi in via di sviluppo, di segnalare in anticipo, ridurre e gestire i rischi legati alla salute, sia a livello nazionale che globale

8.2 Raggiungere standard più alti di produttività economica attraverso la diversificazione, il progresso tecnologico e l’innovazione, anche con particolare attenzione all’alto valore aggiunto e ai settori ad elevata intensità di lavoro)

9.5 Aumentare la ricerca scientifica, migliorare le capacità tecnologiche del settore industriale in tutti gli stati – in particolare in quelli in via di sviluppo – nonché incoraggiare le innovazioni e incrementare considerevolmente, entro il 2030, il numero di impiegati per ogni milione di persone, nel settore della ricerca e dello sviluppo e la spesa per la ricerca – sia pubblica che privata – e per lo sviluppo

Inoltre, la specifica modalità di insegnamento, che stimola la partecipazione attiva e lo spirito critico di studenti e studentesse attraverso discussioni durante le lezioni ed esercitazioni a coppie, e l’utilizzo di un linguaggio inclusivo che facilita lo sviluppo di un pensiero aperto e sensibile ai bisogni altrui, contribuiscono  al raggiungimento degli obiettivi 4 – ISTRUZIONE DI QUALITA’ e 5 - PARITÀ DI GENERE.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

• Presentazioni fornite dalla docente

Fisica dei semiconduttori

• K. Krane, Modern Physics, Wiley & Sons (1996).

Materiali per l’elettronica e la sensoristica

• W. D. Callister, D.G. Rethwisch, Materials Science and Engineering, 2015.

• Smith & Hashemi, Scienza e Tecnologia dei Materiali, Mc Graw Hill

Elettronica flessibile ed estensibile fondata su dispositivi alle scale nano e micro

• T. Someya, Stretchable Electronics, 2011.

• Tutorials su flexible / stretchable electronics:

  1. https://youtu.be/u_2YRTmOTWQ
  2. https://www.sophia.org/tutorials/wearable-flexible-electronics-basics

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

LUCIA SEMINARA (Presidente)

MICHELE CHIABRERA

MAURIZIO VALLE

ERMANNO FABIO DI ZITTI (Presidente Supplente)

DANIELE GROSSO (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/8732/p/studenti-orario

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame prevede una prova scritta che include domande in formato di test a risposta multipla e domande a risposta aperta.

Nel corso dell'anno verranno inoltre organizzate attivitá di laboratorio con valutazione individuale. Tale valutazione contribuirá a definire il voto finale. 

Gli studenti con disabilità o con DSA possono fare richiesta di misure compensative/dispensative per l'esame. Le modalità saranno definite caso per caso insieme al Referente per Ingegneria del Comitato di Ateneo per il supporto agli studenti disabili e con DSA. Gli studenti che volessero farne richiesta sono invitati a contattare il docente dell'insegnamento con congruo anticipo mettendo in copia il Referente per Ingegneria (https://unige.it/commissioni/comitatoperlinclusionedeglistudenticondisabilita.html), senza inviare documenti in merito alla propria disabilità.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

I risultati di apprendimento raggiunti da studentesse e studenti verranno accertati in due modi

1) Durante l'anno, attraverso esercitazioni svolte in laboratorio. Studentesse e studenti verranno valutati in base alla capacitá di saper utilizzare correttamente gli strumenti concettuali introdotti a lezione. 

2) Attraverso la prova d'esame. La prova scritta include domande a test e domande a risposta aperta. L'obiettivo é valutare la comprensione degli aspetti teorici/concettuali affrontati a lezione. La validazione delle competenze si attua in modo progressivo:

• un gruppo di domande "base" mira a verificare l'acquisizione delle conoscenze fondamentali, requisiti minimi per il superamento dell'esame (18-22)
• un gruppo di domande di riferimento mira a verificare il livello atteso medio di conoscenza e competenze acquisite dall'insegnamento (23-28)
• un gruppo di domande slezionato evidenzia la acquisizione di contenuti dii livello elevato elaborati in modo autonomo dallo studente (29-30 e Lode)

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Gli studenti con disabilità o con DSA possono fare richiesta di misure compensative/dispensative per l'esame. Le modalità saranno definite caso per caso insieme al Referente per Ingegneria del Comitato di Ateneo per il supporto agli studenti disabili e con DSA. Gli studenti che volessero farne richiesta sono invitati a contattare il docente dell'insegnamento con congruo anticipo mettendo in copia il Referente per Ingegneria (https://unige.it/commissioni/comitatoperlinclusionedeglistudenticondisabilita.html), senza inviare documenti in merito alla propria disabilità.