Scienze dei Materiali
Descrizione
La scienza dei materiali è una disciplina interdisciplinare che unisce le scienze naturali e l'ingegneria, con applicazioni utili che si ritrovano ovunque nella vita quotidiana. Che si tratti di progetti ingegneristici creativi, concetti fisici e chimici affascinanti o una comprensione di base della matematica e della programmazione, lo studio della scienza dei materiali è vario ed emozionante.
Dettagli del Programma
Struttura del Corso
1st Semester
327-0111-00L - Projekte und Praktika I
Introduzione pratica ai fondamenti del lavoro scientifico, della scienza dei materiali, della fisica e della chimica, attraverso esperimenti di laboratorio e lavori di progetto, in parte strettamente collegati alle lezioni del primo anno. In questo contesto vengono sperimentati metodi chimici e fisici fondamentali, si acquisisce esperienza nel lavoro di progetto e si apprendono le basi per lavorare in sicurezza in laboratorio. P&P I/II è forse la parte più impegnativa del Basisjahr. Si tratta del corso di laboratori e progetti. I laboratori si dividono in laboratori di chimica, da svolgere da soli, e laboratori di fisica/materiali, da svolgere a coppie o piccoli gruppi. Non viene assegnata alcuna nota ma per passare il corso è necessario consegnare un report (Bericht) di ogni singolo laboratorio. I Bericht sono da fare a coppie ma prendono, soprattutto all’inizio, un sacco di tempo. Devono essere accettati dagli assistenti responsabili. Nel secondo semestre, oltre ai laboratori, viene svolto un progetto in gruppi piuttosto grandi: viene realizzato un piccolo treno, dunque si impara ad utilizzare il programma CAD, a famigliarizzare con il software Arduino e a lavorare in team.
Suggerimenti:
- Hai già frequentato questo corso? Hai voglia di condividere qualche consiglio per i prossimi studenti? Contattaci via mail, specificando il corso in questione e la facoltà a cui appartiene! Grazie in anticipo :)
327-0112-00L - Chemie I
Introduzione alle basi, ai termini e ai concetti fondamentali della chimica generale, alla loro applicazione a questioni legate alla scienza dei materiali e al loro collegamento con esperimenti di laboratorio e progetti.
Suggerimenti:
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327-0113-00L - Materialwissenschaftliche Grundlagen I
Vengono trasmessi i concetti fisici di base per la descrizione dei materiali, per lo più attraverso lo studio autonomo, e applicati negli esercizi. Attraverso esempi vengono introdotti concetti fondamentali atomistici e macroscopici (ad es. diagrammi di fase, funzioni di risposta). Alcuni temi selezionati vengono approfonditi in modo mirato durante le lezioni in presenza. MWG I, insieme al seguito MWG II, si pone come obiettivo quello di dare una visione generica di quello che verrà studiato più nel dettaglio negli anni successivi al Basis. L’esame in estate, uno per entrambi i corsi, è composto da 10 domande scelte tra 100 domande totali che vengono date durante i due semestri. È possibile rispondere in inglese, tedesco e pure italiano :). Le lezioni sono in inglese e si dividono tra lezione, esercizi e Selbststudium, tempo che andrebbe utilizzato per leggere il manuale.
Suggerimenti:
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327-0114-00L - Programmieren I
Questo corso offre un’introduzione ai concetti generali di informatica e programmazione necessari per eseguire calcoli numerici, visualizzazioni e simulazioni nella scienza dei materiali.
Suggerimenti:
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401-0171-00L - Lineare Algebra I
L’algebra lineare è uno strumento indispensabile della matematica ingegneristica. Il corso offre un’introduzione alla teoria con numerose applicazioni. I nuovi concetti vengono esercitati nelle lezioni pratiche di supporto. Il corso proseguirà con Algebra Lineare II.
Suggerimenti:
- Lezione: è consigliato non seguirla
- Serie: importanti i bonus. Non perdere troppo tempo a risolvere esercizi assurdamente complessi
- Uebung: ricordare sempre che conviene seguirli solo se si trova un vero beneficio
- Formulario: prendere spunto dai formulari sul sito e aggiungere sezioni personalizzate
401-0261-G0L - Analysis I
Calcolo differenziale e integrale di funzioni di una o più variabili; analisi vettoriale; equazioni differenziali ordinarie di primo e di ordine superiore, sistemi di equazioni differenziali; serie di potenze. In ogni area tematica, un gran numero di esempi applicativi tratti da meccanica, fisica e altri ambiti dell’ingegneria.
Suggerimenti:
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402-0050-00L - Physik I
Il corso tratta le basi della meccanica classica. L’obiettivo è familiarizzare con i concetti fondamentali della meccanica classica, esaminare e consolidare i concetti di base e l’intuizione fisica, nonché essere in grado di descrivere e risolvere problemi con applicazioni nella vita quotidiana e nella tecnica utilizzando gli strumenti appresi.
Suggerimenti:
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2nd Semester
327-0211-00L - Projekte und Praktika II
Introduzione pratica ai fondamenti del lavoro scientifico, della scienza dei materiali, della fisica e della chimica sotto forma di esperimenti di laboratorio e di un progetto costruttivo più lungo, in parte strettamente legato alle lezioni. Vengono sperimentati metodi analitici, costruttivi, chimici e fisici, si pratica il lavoro di progetto e si apprende il lavoro sicuro in laboratorio e officina.
Suggerimenti:
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327-0213-00L - Materialwissenschaftliche Grundlagen II
I concetti fisici fondamentali per la descrizione dei materiali, insegnati nel primo semestre, vengono approfonditi in sessioni plenarie. Gli studenti si familiarizzano tramite studio autonomo con le principali classi di materiali (metalli, polimeri, ceramiche e materiali avanzati) e ricevono lezioni specialistiche e avanzate da parte di scienziati esperti su tutti gli argomenti.
Suggerimenti:
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327-0214-00L - Programmieren II
Questo corso offre un’introduzione all’uso dei metodi stocastici per la simulazione dei materiali e delle loro proprietà. Vengono discussi i concetti fondamentali della stocastica e della teoria della probabilità, così come l’implementazione e l’esecuzione pratica delle simulazioni corrispondenti in Python.
Suggerimenti:
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401-0172-00L - Lineare Algebra II
Questo corso è la continuazione del corso Algebra Lineare I. L’algebra lineare è uno strumento indispensabile della matematica per l’ingegneria. Il corso offre un’introduzione alla teoria con molte applicazioni. I nuovi concetti vengono esercitati nelle lezioni pratiche di accompagnamento.
Suggerimenti:
- Lezione: è consigliato non seguirla
- Serie: importanti i bonus. Non perdere troppo tempo a risolvere esercizi assurdamente complessi
- Uebung: ricordare sempre che conviene seguirli solo se si trova un vero beneficio
- Formulario: prendere spunto dai formulari sul sito e aggiungere sezioni personalizzate
401-0262-G0L - Analysis II
Introduzione alle basi matematiche delle scienze ingegneristiche, per quanto riguarda il calcolo differenziale e integrale.
Suggerimenti:
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402-0051-00L - Physik II
Elettrostatica. Corrente elettrica. Circuiti elettrici semplici. Campo magnetico. Induzione magnetica. Equazioni di Maxwell. Onde elettromagnetiche.
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529-2003-00L - Chemie II
Introduzione alla Chimica Organica
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3th Semester
327-0104-00L - Kristallographie - Einführung in Gitter und Symmetrien
Le proprietà dei cristalli, che costituiscono una gran parte dei materiali solidi, sono strettamente legate alla simmetria della loro struttura interna. L’obiettivo del corso di Cristallografia è trasmettere i concetti e le basi matematiche della teoria della simmetria, le relazioni tra struttura e proprietà, nonché i principi fondamentali della determinazione strutturale. Verranno discusse strutture cristalline semplici.
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327-0311-00L - Projekte und Praktika III
Progetto di semestre, con requisiti specifici riguardo alla scelta dei materiali, alle proprietà, ecc., con un evento finale di presentazione del progetto. Esperimenti di laboratorio per trasmettere competenze sperimentali attraverso esempi selezionati dalla chimica dei polimeri, analitica e fisica (ad esempio per la conservazione o la conversione dell'energia), in parte strettamente legati alle lezioni.
Suggerimenti:
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327-0312-00L - Materials Synthesis I - Polymers
Il corso insegna le basi e la terminologia della sintesi dei polimeri. Per sintetizzare diversi materiali polimerici, sono necessarie tecniche di polimerizzazione differenti. Il corso introdurrà metodologie rappresentative di polimerizzazione e discuterà il loro funzionamento per ottenere materiali con caratteristiche polimeriche migliorate.
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327-0313-00L - Materials Characterization I
Introduzione ai principali metodi spettroscopici e alle loro applicazioni per ottenere informazioni sulla composizione e sulla struttura.
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327-0314-00L - Computational Thinking Lab I
In gruppi, affronterete problemi che sorgono o potrebbero sorgere nel contesto degli altri corsi del vostro percorso di studi e che non possono essere risolti analiticamente o manualmente in tempi ragionevoli, ma che possono essere risolti computazionalmente con l’aiuto di un linguaggio di programmazione e di un computer. È richiesta la conoscenza di un linguaggio di programmazione.
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327-0315-00L - Statistical Thermodynamics
Fondamenti e applicazioni della termodinamica dell’equilibrio e della meccanica statistica, integrati da una teoria elementare dei fenomeni di trasporto.
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327-0316-00L - Quantenmechanik und Festkörperphysik I
Teoria classica dei metalli: successi e limiti. Introduzione alla meccanica quantistica. Soluzione dell’equazione di Schrödinger per elettroni liberi e applicazione alla descrizione delle proprietà dei metalli. Formalismo base della meccanica quantistica e soluzione dell’equazione di Schrödinger per altri potenziali modello.
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401-0363-10L - Analysis III
Introduzione alle equazioni differenziali alle derivate parziali. Le equazioni differenziali rilevanti per le applicazioni vengono classificate e risolte. Si trattano equazioni differenziali ellittiche, paraboliche e iperboliche. Vengono introdotti i seguenti strumenti matematici: trasformate di Laplace, serie di Fourier, separazione delle variabili, metodo delle caratteristiche.
4th Semester
327-0206-00L - Mechanics
L’obiettivo di questa lezione è un’introduzione alla meccanica dei materiali: la descrizione matematica del comportamento meccanico di materiali e strutture. Vengono insegnati e applicati in esercizi concetti quali tensioni e deformazioni, elasticità, viscoelasticità, plasticità e meccanica della frattura.
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327-0411-00L - Projekte und Praktika IV
Da un lato, va realizzato un progetto semestrale impegnativo in gruppo, che viene presentato alla fine del semestre. Dall’altro, ci sono brevi progetti di chimica paralleli, coordinati strettamente con i corsi di Sintesi dei Materiali II e con esperimenti di fisica riguardanti la fisica dei metalli e la fisica dello stato solido, inclusi riferimenti al PSI (compresa una visita).
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327-0412-00L - Materialsynthese II
Il corso insegna le basi e i concetti della chimica di coordinazione e introduce i diversi metodi preparativi per le polveri ceramiche. La teoria del campo cristallino e degli orbitali molecolari, il concetto di acidi e basi dure e molli, nonché la chimica strutturale inorganica costituiscono ulteriori punti focali. Il corso si conclude con lavori di progetto interdisciplinari.
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327-0413-00L - Materials Characterization II
L’obiettivo principale del corso è che gli studenti siano in grado di scegliere autonomamente un metodo di caratterizzazione appropriato per risolvere un problema specifico di scienza dei materiali. Sono trattati i seguenti metodi: microscopia ottica, microscopia a forza atomica e microscopia elettronica; metodi di diffrazione (raggi X, neutroni, elettroni); e tomografia a sonda atomica. Le lezioni e le esercitazioni pratiche si tengono in tedesco o inglese.
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327-0414-00L - Introduction to Finite Elements in Materials Science
Introduzione agli Elementi Finiti nella Scienza dei Materiali
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327-0415-00L - Thermodynamics and Phase Transformations
L’obiettivo del corso è fornire una base teorica sulle trasformazioni di fase e la costituzione delle microstrutture. Ciò include le basi termodinamiche degli equilibri di fase, le trasformazioni diffusive e non diffusive, le proprietà delle superfici e delle interfacce, e la comprensione di come, attraverso variazioni delle condizioni di lavorazione, un materiale con proprietà specifiche possa essere progettato.
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327-0416-00L - Quantenmechanik und Festkörperphysik II
Questo corso pone le basi per la descrizione delle proprietà elettroniche e vibrazionali dei solidi in relazione a specifiche caratteristiche dei materiali. Attraverso modelli semplici vengono introdotti i metodi e i concetti per la descrizione quantomeccanica di molecole e solidi.
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