Obiettivi formativi
Si richiede una adeguata capacità di comprensione che possa basarsi sul
background scientifico acquisito nel primo ciclo di studio per estendere le
proprie competenze e per applicare nuovi approcci di elaborazione
Si prevede che lo studente sia in grado di:
-saper descrivere correttamente che cosa è un materiale vetroso anche
in riferimento alle tecniche sperimentali alla base della caratterizzazione
di un amorfo.
-saper descrivere gli impianti maggiormente utilizzati nella industria
vetraria con riferimento alle varie fasi di produzione anche in relazione a
quanto osservato durante le visite didattiche presso stabilimenti.
-conoscere le principali composizioni chimiche per i materiali vetrosi
descritti nel corso. (Conoscenza e capacità di comprensione)
-saper identificare i procedimenti utili per la modifica di proprietà
meccaniche, ottiche e fisiche di materiali vetrosi.
-conoscere come monitorare la variazione delle proprietà fisiche in
funzione della composizione de vetro.(Capacità di applicare conoscenza e
comprensione)
- saper affrontare le tematiche in modo multidisciplinare con particolare
attenzione alla relazione fra composizione, tecniche di produzione e
proprietà fisiche, chimiche e meccaniche del vetro inorganico.
- aggiornare i temi mediante la consultazione delle pubblicazioni
scientifiche proprie del settore. (Autonomia di giudizio).
- saper comunicare in modo chiaro le tematiche affrontate durante il
corso e di essere in grado di correlare i vari argomenti. -saper utilizzare
propriamente la terminologia adeguata e dimostrare di poter interagire
con altre figure professionali. (Abilità comunicative)
- saper aggiornare le proprie conoscenze consultando la produzione
scientifica e tecnica e sapendo sfruttare le informazioni contenute in
ambito brevettuale.
- mantenersi costantemente aggiornato e sapere criticamente giudicare
le informazioni contenute in pubblicazioni scientifiche e in relazioni
tecniche (Capacità di apprendimento)
Contenuti dell'insegnamento
Cristallizzazione e transizione vetrosa. Definizione di vetro. Transizione
vetrosa Tg. Parametri termodinamici della transizione vetrosa. Transizioni
del secondo ordine; definizione.
Struttura del vetro. Modelli teorici. Parametro di Goldsmidth Modello di
Zachariesen, parametro Q e connettività. Teoria di Dietzel, modello di
Lebedev, vetro al boro (anomalie strutturali e nelle proprietà).
Cristallizzazione nei vetri; omogenea, eterogenea, crescita epitassiale.
Nucleazione e velocità di crescita, diagramma di Tamman. Cinetica della
formazione dei vetri diagrammi TTT.
Immiscibilità liquido-liquido. Modelli di Bernal, Frenkel e Stewards,
decomposizione di tipo spinodale e binodale. Confronto tra
decomposizione spinodale e nucleazione.
Diagrammi di fase (Na2O-SiO2 CaO-Na2O-SiO2 e altri)
Vetro Vycor. Metodi di produzione del vetro: sol-gel e sintesi da fuso.
Sintesi da fuso: materie prime , fattore gravimetrico, reazioni allo stato
solido, decomposizioni agenti affinanti. Diagramma a ragno.Vetri colorati;
agenti coloranti, catalogo di SCHOTT .
Vetroceramiche; cristallizzazione controllata, Pyroceram, Macor,
applicazioni delle vetroceramiche.
Proprietà dei vetri. Viscosità comportamento pseudoelestico, equazione
di Vogel-Fulcher-Tamman. Dipendenza dalla viscosità da t e sua rilevanza
tecnologica. Viscosità e composizione. Metodi per determinare la
viscosità. Espansione termica, modello di Winkelman-Schott. Densità del
vetro
Proprietà elettriche, conducibilità ionica e dipendenza dalla composizione.
Proprietà meccaniche dei vetri cricche superficiali, analisi delle cricche
per bagno chimico, modulo di Young, processi di tempraggio termico e
chimico (esempio commerciale: Gorilla glass by Corning). Proprietà
ottiche del vetro silicaceo, spettro di trasmissione. Indice di rifrazione e
sua dipendenza dalla composizione. Rifrettività molare, riflessione ,
dispersione. Aberrazione cromatica, Numero di Abbe, vetri flint e crown.
Rifrattometro V-block. Opali
Vetri calcogenuri, struttura, composizione, processi di sintesi, applicazioni
e proprietà.
Fibre ottiche, tipi diversi di fibre ottiche, tecniche di produzione. Vetri
bioattivi, biovetro 45S5. Vetri metallici, proprietà meccaniche, parametri
critici per la vetrificazione, metodi di produzione.
Processi industriali per la produzione di prodotti vetrari. Tipi diversi di fornaci e fasi di fusione e affinaggio. Processi di formatura e annealing.
Difetti nei prodotti vetrosi; corde, bolle, inclusioni cristalline.
Bibliografia
Introduction to Glass Science and Technology. by J. E. Shelby
Royal Society of Chemistry
Fundamentals of Inorganic Glasses
Author: Arun Varshneya
Metodi didattici
L'insegnamento sarà svolto attraverso lezioni frontali in lingua inglese in
aula con l'ausilio di diapositive che rappresenteranno materiale didattico,
oltre al testo consigliato. Le diapositive saranno disponibili online tramite il portale Elly in formato pdf per gli studenti. Le lezioni saranno svolte
illustrando i concetti riassunti nelle diapositive riguardanti anche la
chimica del vetro e le applicazioni tecnologiche. Per dare una chiara
spiegazione di alcune fasi della produzione industriale di prodotti in vetro, verranno presentati alcuni filmati.
Modalità verifica apprendimento
La procedura di valutazione è costituita da una prova orale che si
compone in due fasi principali: nella prima si richiede l’esposizione di un
argomento trattato durante le lezioni a scelta dello studente.
L’argomento può essere uno qualsiasi tra i vari capitoli del corso (dalla
parte teoria a quella più applicativa) e l’esposizione può basarsi solo sul
materiale didattico fornito su ELLY. Altrimenti è facoltà dello studente
approfondire l’argomento con materiale aggiuntivo che può essere
reperito con ricerche bibliografiche. Questa ultima indicazione non è
obbligatoria ma è facoltà dello studente in base al suo grado d’interesse
dell’argomento scelto portare ulteriori elementi di approfondimento. Nella
seconda fase il docente rivolgerà domande da parte del docente sul resto
del programma per la verifica delle conoscenze dei diversi aspetti della
chimica e tecnologia dei materiali vetrosi con esplorazione delle
competenze acquisite sia per la parte teorica che per la parte di carattere
tecnologico. In particolare è materia di valutazione la capacità del
candidato di esporre gli argomenti utilizzando la terminologia corretta e
di essere in grado di assumere le specifiche conoscenze in modo
autonomo.
