Syllabus del corso
Obiettivi
Introdurre lo studente al ruolo che la scienza dei materiali ha avuto nella storia dello sviluppo delle civiltà, dai primordi sino ai giorni nostri. Avvicinare lo studente alla comprensione di come rilevanti problemi sociali e tecnologici dipendano dallo sviluppo e messa a punto di nuovi materiali avanzati.
Contenuti sintetici
La Parte A del corso ha come titolo generale “I MATERIALI E LO SVILUPPO DELLE CIVILTA’ - Conoscere il passato per immaginare il futuro”
- applicazioni della scienza dei materiali in ambiti differenti:
- materiali in applicazioni innovative per l'energetica
-materiali in applicazioni innovative per l'ambiente - materiali antichi e applicazioni nei beni culturali.
La Parte B del corso ha come titolo generale “MATERIALI E APPLICAZIONI INNOVATIVE"
- "Come la scienza dei materiali interviene nel presente per un futuro migliore”
Programma esteso
La Parte A del ha come titolo generale “I MATERIALI E LO SVILUPPO DELLE CIVILTA’ - Conoscere il passato per immaginare il futuro”
La prima lezione, “Dal neolitico al Moplen”, descrive l’introduzione dei primi materiali agli albori della civiltà (ceramiche, vetro, metalli) per poi arrivare ai materiali caratterizzanti il XIX secolo (acciaio e cemento) e lo sviluppo delle materie plastiche dalla seconda metà del XIX secolo sino ai polimeri conduttori e alle bioplastiche.
La seconda lezione, “Dall’invenzione della carta all’I-phone”, è dedicata a mostrare come nuovi materiali siano alla base di importanti rivoluzioni nel campo delle tecnologie dell’informazione. Partendo da un parallelo tra l’invenzione della stampa a caratteri mobili e le moderne tecnologie informatiche, si ripercorre la storia dello sviluppo della microelettronica (transistor, circuito integrato) e dei materiali e dispositivi che sono alla base di internet, intelligenza artificiale e scienza dei dati (laser, fibre ottiche, , supporti magnetici).
La terza lezione, “Il mondo invisibile”, introduce lo studente al campo delle nanotecnologie. Vengono descritte alcune importanti conquiste della fine del XX secolo (fullereni, nanotubi di carbonio, grafene, miscroscopia STM e AFM) che sono alla base dello sviluppo delle nanotecnologie. Vengono discusse le prospettive di utilizzo di queste tecnologie per problemi energetici e ambientali e le loro potenzialità in biologia e medicina.
La quarta lezione, “La sfida ambientale”, tratta del tema della CO2 e del suo impatto sui cambiamenti climatici. Vengono illustrati i principi della fotosintesi, l’importanza della CO2 nel ciclo del carbonio, viene ripercorsa la storia di come si è giunti a dimostrare l’impatto antropico sul pianeta, per poi illustrare le possibili soluzioni e il ruolo dei nuovi materiali per produrre energia sostenibile (materiali per celle solari), per la produzione di idrogeno verde (elettrolisi), per lo stoccaggio di energia (batterie), per la conversione e la cattura di CO2 (catalizzatori e materiali porosi).
Le seguenti due lezioni (Parte B) mostreranno alcune tecniche sia tradizionali che di nuova concezione per applicazioni nel campo del Patrimonio Culturale, spesso ottenute dallo sviluppo di nuovi materiali, come sistemi nanostrutturati per il restauro e la conservazione di dipinti e tecniche innovative per la diagnostica di Beni Culturali, per rispondere ad alcune domande cruciali quali la provenienza, la datazione o l’analisi di autenticità. Inoltre si presenteranno tecniche mirate allo studio dello stato di conservazione di opere d’arte.
Prerequisiti
Nessuno
Modalità didattica
Lezioni frontali
Materiale didattico
Diapositive
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Nessuna verifica
Orario di ricevimento
Sempre su appuntamento
Sustainable Development Goals
Aims
To introduce the student to the role that materials science has had in the history of the development of civilizations, from the very beginning up to the present day. Bring the student closer to understanding how important social and technological problems depend on the development and fine-tuning of new advanced materials.
Contents
Part A of the course has the general title "MATERIALS AND THE DEVELOPMENT OF CIVILIZATIONS - Knowing the past to imagine the future"
- applications of materials science in different fields:
- materials in innovative applications for energy
- materials in innovative applications for the environment
- ancient materials and applications in cultural heritage.
Part B of the course has the general title "INNOVATIVE MATERIALS AND APPLICATIONS"
- "How materials science intervenes in the present for a better future"
Detailed program
The general title of Part A of the course is "MATERIALS AND THE DEVELOPMENT OF CIVILIZATIONS - Knowing the past to imagine the future"
The first lesson, "From the Neolithic to Moplen", describes the introduction of the first materials at the beginning of civilization (ceramics, glass, metals) to then arrive at the materials characterizing the 19th century (steel and concrete) and the development of plastics from second half of the 19th century up to conductive polymers and bioplastics.
The second lesson, "From the invention of paper to the I-phone", is dedicated to showing how new materials are the basis of important revolutions in the field of information technology. Starting from a parallel between the invention of movable type printing and modern information technologies, it traces the history of the development of microelectronics (transistors, integrated circuits) and of the materials and devices that form the basis of the internet, artificial intelligence and computer science data (laser, optical fibers, magnetic media).
The third lesson, "The invisible world", introduces the student to the field of nanotechnology. Some important achievements of the end of the 20th century are described (fullerenes, carbon nanotubes, graphene, STM and AFM microscopy) which are at the basis of the development of nanotechnologies. The prospects for using these technologies for energy and environmental problems and their potential in biology and medicine are discussed.
The fourth lesson, "The environmental challenge", deals with the issue of CO2 and its impact on climate change. The principles of photosynthesis are illustrated, the importance of CO2 in the carbon cycle, the history of how we came to demonstrate the anthropic impact on the planet is retraced, to then illustrate the possible solutions and the role of new materials to produce energy in a sustainable way (solar cell materials), for green hydrogen production (electrolysis), for energy storage (batteries), for CO2 conversion and capture (catalysts and porous materials).
The following two lessons (Part B) will show some traditional and newly developed techniques for applications in the field of Cultural Heritage, often obtained from the development of new materials, such as nanostructured systems for the restoration and conservation of paintings and innovative techniques for the diagnostics of Cultural Heritage, to answer some crucial questions such as provenance, dating or authenticity analysis. Furthermore, techniques aimed at studying the state of conservation of works of art will be presented.
Prerequisites
None
Teaching form
Lesson in classes
Semester
Fist semester
Assessment method
No exam
Office hours
Anytime by appointment
Sustainable Development Goals
Scheda del corso
Staff
-
Marco Martini
-
Gianfranco Pacchioni