Scienza E Tecnologia Dei Biomateriali 2018/2019

Programma Scienza e Tecnologia dei Biomateriali

9CFU

CdL Ingegneria Medica

a.a. 2018-2019 Prof.ssa Alessandra Bianco

• Definizioni e classificazioni: materiale, biomateriale, processo
• Legami primari e secondari nei materiali
• Materiali cristallini, amorfi e semicristallini
• Definizione di cella elementare, indici cristallografici di posizione e direzione,indici di Miller
• Metalli: struttura CFC, CCC, EC; leghe e soluzioni solide
• Ceramici: solidi ionici, ionico-covalenti, covalenti; posizioni reticolari, ottaedriche e tetraedriche in celle elementari cubiche
• Difetti 0D, 1D e 2D; difetti di volume
• Diagrammi di stato binari con trasformazioni invarianti
• Acciai e ghise: definizioni, diagramma di stato Fe-C (fasi, trasformazioni invarianti, costituenti microstrutturali), trattamenti termici.
• Polimeri:classificazioni; reazioni di polimerizzazione; termoplastici e termoindurenti; amorfi e semicristallini; ramificazioni, reticolazioni e cross-linking; peso molecolare medio,  temperatura di transizione vetrosa e temperatura di fusione
• Materiali compositi: definizione, classificazione,struttura,materiali comuni per matrice e rinforzo.
• Prove meccaniche: trazione, compressione, durezza, resilienza, fatica, scorrimento viscoso (creep), rilassamento degli sforzi
• Tecnologie di formatura primaria per metalli, ceramici e polimeri:modalità operativa, principi e caratteristiche dei prodotti ottenuti.
• Tecniche di caratterizzazione microstrutturale:
• Diffrazione a raggi X: principi di funzionamento (legge di Bragg), schematizzazione di un diffrattometro, informazioni ricavabili da un diffrattogramma
• Microscopia ottica:principi di funzionamento e limiti, microscopio ottico metallografico, preparativa metallografica
• Microscopia elettronica: principi di funzionamento SEM e TEM, schematizzazione di tipici microscopi SEM e TEM, informazioni ricavabili da immagini SEM e TEM; spettroscopia EDS, limiti SEM e TEM;
• Tecniche di caratterizzazione di superficie:
• Spettroscopia XPS: principi di funzionamento (effetto foto-elettrico);schematizzazione apparato di misura XPS;informazioni ricavabili da uno spettro XPS;
• Microscopia a scansione: principio di funzionamento STM e AFM (effetto tunnel, interazioni deboli); apparato di misura STM e AFM (analogie e differenze); informazioni ricavabili da immagini STM; principi di elaborazione dell’immagine (densità elettronica, effetto punta, ecc...).
• Spettrometria FT-IR ed UV-VIS
• Biomateriali metallici: classificazione generale; composizione, struttura, microstruttura, proprietà meccaniche ed applicazioni di acciai inox 316L, leghe cobalto, leghe di titanio alfa ed alfa-beta
• Biomateriali ceramici: classificazione; composizione, struttura, microstruttura, proprietà meccaniche ed applicazioni di zirconia, allumina, calcio-fosfati, biovetri e vetroceramiche, carbonio pirolitico.
• Biomateriali polimerici: classificazione; struttura, microstruttura, proprietà meccaniche ed applicazioni dei principali materiali polimerici impiegati in campo biomedicale (PE, PP, PVC, PTFE, PET, PLA, PLGA, PMMA, PDMS,…)
• Componenti e materiali per dispositivi clinici impiantabili per chirurgia ortopedia, cardiaca, vascolare, odontoiatrica ed oftalmica