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 polimeri 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 composizione e proprietà dei materiali polimerici e i dati sperimentali derivanti dalla loro caratterizzazione. Per perseguire tale proposito le lezioni frontali sono sempre corredate di esempi concreti legati all’impiego dei materiali polimerici nella vita quotidiana e nella pratica 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;
• saper correlare le proprietà chimiche, fisiche, meccaniche, termiche e reologiche dei materiali polimerici alla loro composizione e struttura;
• sapersi esprimere con terminologia adeguata nella descrizione dei fenomeni e dei processi coinvolgenti materiali polimerici;
• saper individuare e interpretare le informazioni fornite dalle più comuni tecniche di caratterizzazione termica dei materiali polimerici;
• saper individuare e interpretare le informazioni fornite dalle più comuni tecniche per la determinazione della massa molecolare dei polimeri.

L’insegnamento è interamente mutuato per il CdS in Scienza dei Materiali. Inoltre, è frequentemente scelto come insegnamento opzionale da 4 CFU in altri CdS; in quest'ultimo caso, i risultati di apprendimento attesi non includono l’ultimo punto del precedente elenco.

PREREQUISITI

Per il CdS in Chimica e Tecnologie Chimiche occorre aver superato l'esame di Chimica Organica 1.

Nessuno prerequisito ufficiale per il CdS in Scienza dei Materiali, 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 metodiche di caratterizzazione dei materiali polimerici sotto la guida della docente in carica. Al termine dell’attività sperimentale 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.

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 della durata di un’ora ciascuno e simulazioni della prova di esame. Tali attività sono da svolgere in modalità asincrona rispetto alle lezioni frontali per verificare la preparazione individuale.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Prima parte (4 CFU):

Concetti generali su polimeri e materiali polimerici.

Struttura della catena polimerica: composizione, configurazione, conformazione.

Nomenclatura dei polimeri.

Classificazione dei polimeri in base a diversi parametri (struttura della catena, grado e meccanismo di polimerizzazione, origine, proprietà meccaniche, termiche, reologiche e di lavorazione, ciclo di vita).

Stato solido nei polimeri: stato amorfo e stato cristallino, temperatura di transizione vetrosa e studio dei parametri che la influenzano, temperature di fusione e di cristallizzazione e parametri che le influenzano, termodinamica e cinetica dei processi di fusione e cristallizzazione.

Struttura, proprietà e settori di utilizzo dei principali polimeri amorfi, semicristallini, termoindurenti ed elastomerici.

Tecniche di caratterizzazione dello stato solido (densitometria, calorimetria a scansione differenziale, determinazione del grado di cristallinità, analisi termogravimetrica).

Seconda parte (1 CFU):

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

Terza parte (1 CFU tecnico-pratico)

Due esperienze di laboratorio su:

• frazionamento di un campione polidisperso di poli(ossietilene) in soluzione acquosa;
• determinazione della massa molecolare di frazioni di poli(ossietilene) tramite caratterizzazione in gradiente di densità e analisi reologica.

La seconda e la terza parte del programma non sono comprese 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

Sono suggeriti i testi di appoggio riportati di seguito limitatamente ai contenuti trattati nell’insegnamento:

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

Introduction to synthetic polymers - I.M. Campbell- Oxford Press, 2000 – 2nd edition.

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.

Indicazioni specifiche sulla bibliografia di riferimento in merito al programma svolto saranno fornite dalla docente all’inizio delle lezioni.

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

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

L’insegnamento si tiene nel corso del primo semestre; l’orario delle lezioni è reperibile al seguente indirizzo:

https://easyacademy.unige.it/portalestudenti/

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale 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 docente titolare dell’insegnamento).

Nel corso dell’anno solare sono fissati sette 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; alla prima parte della prova scritta è attribuita una valutazione massima di 14/30;
• la seconda parte consiste in un test costituito da quattro quesiti a risposta multipla e/o aperta su quattro diversi argomenti compresi nel programma; alla seconda parte della prova scritta viene attribuita una valutazione massima di 10/30.

Il contenuto della prova scritta è differenziato in base al numero di CFU previsti dal piano di studio.

La prova orale, a cui viene attribuita una valutazione massima di 6/30, è diversificata a seconda del numero di CFU previsti dal piano di studio:

• per gli studenti che frequentano l’insegnamento per 6 CFU la prova orale consiste nella discussione delle relazioni di laboratorio (3/30) e in una domanda sulle proprietà di una classe di polimeri o di un polimero in particolare (3/30).
• per gli studenti che frequentano l’insegnamento per 4 CFU la prova orale consiste in due domande sulle proprietà di una classe di polimeri o di un polimero in particolare (6/30).

Si accede alla prova orale se nella prova scritta si è acquisito un punteggio uguale o superiore a 12/30; se nella prova scritta si è acquisito un punteggio uguale o superiore a 18/30 la prova orale è facoltativa.

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).

Si ricorda a coloro che intendono richiedere adattamenti in sede d’esame che occorre:

• inserire la certificazione ex lege 104/1992 sul sito web di Ateneo alla pagina “servizionline.it” nella sezione “Studenti”;
• contattare via e-mail con anticipo di almeno 10 giorni la docente titolare e, per conoscenza, il docente referente per l’inclusione degli studenti con disabilità e DSA della Scuola di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali (sergio.didomizio@unige.it) per la richiesta degli strumenti compensativi e le misure dispensative ritenuti funzionali.

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 accessibili dalle diverse tecniche di caratterizzazione 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 della docente prima di ripetere l’esame.

ALTRE INFORMAZIONI

Rivolgersi alla docente per ulteriori informazioni non comprese nella scheda di insegnamento.