Sezione GATE-XE-C Programma di scienza dei materiali

Programma del corso

Unità 1: lavorazione dei materiali

• Sintesi delle polveri
• Sintering
• Metodi chimici
• Tecniche di crescita dei cristalli
• Raffinazione a zone
• Preparazione di nanoparticelle
• Film sottili

Unità 2: Tecniche di caratterizzazione

• Diffrazione di raggi X
• tecniche spettroscopiche come UV-vis
• IR, Raman
• Microscopia ottica ed elettronica

Unità 3: Struttura e imperfezioni

• Simmetria di cristallo
• Gruppi di punti
• Gruppi spaziali
• Indici di aerei
• Chiudere l'imballaggio nei solidi
• Incollaggio nei materiali
• Concetti di coordinamento e rapporto di raggio
• Difetti puntuali
• Dislocations
• Confini di grano
• Energia superficiale
• Forme di equilibrio dei cristalli

Unità 4: Termodinamica e Cinetica

• Regola delle fasi, diagrammi di fase
• Soluzioni solide
• Reazioni invarianti
• Regola della leva
• Trattamento termico di base dei metalli
• Solidificazione e trasformazioni di fase
• Leggi di diffusione di Fick
• Meccanismi di diffusione
• Dipendenza dalla temperatura della diffusività

Unità 5: proprietà dei materiali

• Proprietà meccaniche -

  • Risposta stress-deformazione del metallo

  • Materiali ceramici e polimerici

  • Resa di rendimento

  • Resistenza alla trazione e modulo di elasticità

  • Toughness

  • Deformazione plastica

  • Stanchezza, scorrimento e frattura

• Proprietà elettroniche -

  • Teoria degli elettroni liberi

  • Energia di Fermi

  • Densità degli stati

  • Elementi di teoria delle bande

  • Semiconductors

  • effetto Hall

  • Comportamento dielettrico

  • Piezo

  • Ferro

  • Materiali piroelettrici

• Proprietà magnetiche -

  • Origine del magnetismo nei materiali metallici e ceramici

  • Paramagnetism

  • Diamagnetism

  • Ferro

  • Ferrimagnetism

• Proprietà termiche -

  • Calore specifico

  • Conduttività termica ed espansione termica

  • Thermoelectricity

• Proprietà ottiche -

  • Indice di rifrazione, assorbimento e trasmissione della radiazione elettromagnetica in materiali solidi, elettroottici e magneto-ottici

  • Emissione spontanea e stimolata

  • Laser a gas e allo stato solido

Unità 6: tipi di materiale

• Concetto di amorfo, monocristalli e materiali policristallini
• Cristallinità e suo effetto sulle proprietà fisiche
• Metallo, ceramica, polimeri
• Classificazione dei polimeri, polimerizzazione, struttura e proprietà
• Additivi per prodotti polimerici
• Elaborazione e applicazioni
• Effetto dell'ambiente sui materiali
• Composites

Unità 7: degrado ambientale

• Corrosion
• Oxidation
• Prevention

Unità 8: Elementi di Meccanica Quantistica e Matematica

• Fondamenti di meccanica quantistica
• Trattamento quantomeccanico dell'elettricità
• Proprietà ottiche e termiche dei materiali
• Geometria solida analitica
• Differenziazione e integrazione
• Equazioni differenziali
• Vettori e tensori
• Matrices
• serie di Fourier
• Analisi complessa
• Probabilità e statistica

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