Tecnologie industriali di trattamento delle superfici
A.A. 2025/2026
Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire le conoscenze di base sulla modifica delle caratteristiche superficiali di diversi materiali, sia in forma di polvere che di strato sottile. Verranno illustrate le tecnologie innovative e alternative per conferire proprietà superficiali specifiche e funzionali, differenti da quelle del materiale di partenza. Inoltre, saranno trattate le principali tecniche di analisi e caratterizzazione per la valutazione di queste proprietà, con un'attenzione particolare alla sostenibilità e alle applicazioni in ambito industriale (ad esempio nel campo energetico e biomedico) e nanotecnologico.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente acquisirà le competenze necessarie per modificare e valutare le proprietà superficiali di diversi materiali, con l'obiettivo di ottenere caratteristiche funzionali specifiche, sia dal punto di vista chimico che fisico. In particolare, sarà in grado di selezionare le tecniche più adeguate per il trattamento superficiale e la deposizione di rivestimenti di varia natura, utilizzando i differenti metodi mostrati durante il corso.
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
1. Introduzione alle tecnologie delle superfici
Definizione e importanza delle superfici nei materiali e nei processi chimici. Ruolo delle superfici nell'industria chimica (ad esempio in catalisi, rivestimenti, corrosione). Proprietà specifiche delle superfici (es. energia superficiale, tensione superficiale, bagnabilità, adesione, coesione).
2. Struttura e caratterizzazione chimico-fisica-analitica delle superfici
Principali tecniche di indagine quali:
· microscopia (ottica, SEM/EDX, TEM, XPS, AFM)
· spettroscopia (XPS, AES, SIMS, IR)
· tecniche ottiche (ellissometria)
· angolo di contatto, valutazione dell'adesione, durezza, resistenza all'usura e alla corrosione.
Esempi pratici di caratterizzazione.
3. Modificazione e funzionalizzazione delle superfici
· Approcci fisici (es. physical vapor deposition (PVD), ablazione laser, sputtering)
· Approcci chimici (es. chemical vapor deposition (CVD), grafting chimico, self-assembled monolayers (SAMs), sol-gel, elettrodeposizione, spray pyrolysis). Gradienti chimici di superficie: gradienti di bagnabilità
· Tecniche di deposizione da soluzione (es. drop casting, spin coating, dip coating, film di Langmuir-Blodgett)
· Tecniche di deposizione sottovuoto
· Tecniche di patterning superficiale (es. fotolitografia e litografia soft)
· Trattamenti al plasma e corona.
Le metodologie presentate saranno illustrate evidenziando i criteri di scelta ottimali per migliorare proprietà come adesione, idrofobicità/idrofilicità e biocompatibilità.
4. Superfici nei processi industriali
· Tribologia: attrito, usura, rugosità
· Rivestimenti funzionali ad esempio anti-graffio, self-cleaning, anti-corrosione. Generalità sui fenomeni di corrosione e cenni alle tecniche di protezione
· Superfici nanostrutturate per applicazioni specifiche: catalisi, rivestimenti anti-riflesso, superfici superidrofobiche e superidrofiliche, applicazioni biomediche.
5. Sostenibilità e tecnologie delle superfici
· Tecnologie verdi per la modifica delle superfici
· Applicazioni nelle energie rinnovabili (es. celle solari, batterie, fuel cells)
· Materiali sostenibili per il trattamento delle superfici.
Definizione e importanza delle superfici nei materiali e nei processi chimici. Ruolo delle superfici nell'industria chimica (ad esempio in catalisi, rivestimenti, corrosione). Proprietà specifiche delle superfici (es. energia superficiale, tensione superficiale, bagnabilità, adesione, coesione).
2. Struttura e caratterizzazione chimico-fisica-analitica delle superfici
Principali tecniche di indagine quali:
· microscopia (ottica, SEM/EDX, TEM, XPS, AFM)
· spettroscopia (XPS, AES, SIMS, IR)
· tecniche ottiche (ellissometria)
· angolo di contatto, valutazione dell'adesione, durezza, resistenza all'usura e alla corrosione.
Esempi pratici di caratterizzazione.
3. Modificazione e funzionalizzazione delle superfici
· Approcci fisici (es. physical vapor deposition (PVD), ablazione laser, sputtering)
· Approcci chimici (es. chemical vapor deposition (CVD), grafting chimico, self-assembled monolayers (SAMs), sol-gel, elettrodeposizione, spray pyrolysis). Gradienti chimici di superficie: gradienti di bagnabilità
· Tecniche di deposizione da soluzione (es. drop casting, spin coating, dip coating, film di Langmuir-Blodgett)
· Tecniche di deposizione sottovuoto
· Tecniche di patterning superficiale (es. fotolitografia e litografia soft)
· Trattamenti al plasma e corona.
Le metodologie presentate saranno illustrate evidenziando i criteri di scelta ottimali per migliorare proprietà come adesione, idrofobicità/idrofilicità e biocompatibilità.
4. Superfici nei processi industriali
· Tribologia: attrito, usura, rugosità
· Rivestimenti funzionali ad esempio anti-graffio, self-cleaning, anti-corrosione. Generalità sui fenomeni di corrosione e cenni alle tecniche di protezione
· Superfici nanostrutturate per applicazioni specifiche: catalisi, rivestimenti anti-riflesso, superfici superidrofobiche e superidrofiliche, applicazioni biomediche.
5. Sostenibilità e tecnologie delle superfici
· Tecnologie verdi per la modifica delle superfici
· Applicazioni nelle energie rinnovabili (es. celle solari, batterie, fuel cells)
· Materiali sostenibili per il trattamento delle superfici.
Prerequisiti
Conoscenze base di termodinamica e cinetica.
Metodi didattici
Lezioni frontali supportate da presentazioni multimediali.
Materiale di riferimento
Presentazioni multimediali fornite dal docente. Esempi presi da articoli di letteratura.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Esame scritto volto a verificare la conoscenza dei principali argomenti trattati durante le lezioni frontali e la capacità di scegliere le tecniche più appropriate per la modifica superficiale e/o la deposizione di rivestimenti di diversa natura, in relazione a specifiche applicazioni industriali.
Docente/i
Ricevimento:
Previo appuntamento da concordare per email
Dipartimento di Chimica, Edificio 5, Corpo A, Ala Ovest, Piano 3