Scienza e ingegneria dei materiali

I materiali svolgono oggi un ruolo preponderante negli ambiti più svariati come i dispositivi micro e bioelettronici, le tecnologie dell’automobile, l’energia dell’aeronautica e dello spazio, le applicazioni biomediche e ricreative o lo sport ad alta performance. In tutti questi campi, l’era dei materiali “su misura” è arrivata.

L’elaborazione di materiali performanti e duraturi richiede la comprensione approfondita dei fenomeni complessi che avvengono a livello di atomo. La microstruttura della materia svolge un ruolo molto importante, poiché definisce le proprietà di un materiale come la sua durezza o morbidezza. Capire ciò che succede nel mondo dell’infinitamente piccolo è dunque necessario per prevedere le prestazioni di un materiale ma anche per inventarne o crearne di nuovi.

Nella ricerca si utilizzano delle tecniche di punta come la microscopia elettronica per analizzare la materia in scala minuscola. I ricercatori sviluppano e utilizzano anche delle tecniche potenti di modellazione che permettono di simulare al computer la fabbricazione di materiali su scala atomica. Gli scienziati possono quindi creare virtualmente le materie più svariate e testarne l’efficacia, come nel caso di materiali che si sviluppano in ambienti inaccessibili perché situati al centro della Terra o su pianeti molto lontani.

L’esempio dei fili solari: Come fare per raccogliere il massimo di luce solare da convertire in elettricità? È una sfida che tiene impegnati numerosi ricercatori in tutto il mondo. Elaborare delle cellule solari ad alto rendimento è un vero rompicapo. Nella corsa al fotovoltaico i materiali semiconduttori hanno un ruolo primario essendo particolarmente efficaci per raccogliere la luce emessa dal sole. Minuscoli filamenti, detti “nanofili”, sviluppati di recente, hanno delle particolarità stupefacenti: posti in verticale agiscono come imbuti fotonici e malgrado le loro minuscole dimensioni sono in grado di assorbire notevoli quantità di luce. Dotati di adeguate proprietà elettroniche, questi nanofili diventano delle minicellule solari trasformando la luce in corrente elettrica. Fabbricati in arseniuro di gallio, i nanofili necessitano meno materiale di base che le cellule convenzionali e possono assorbire fino a 12 volte più luce. Più luce significa più energia.

Bachelor: piano di studio semplificato

Master: prospettive

Si prega di notare che le informazioni relative alla struttura dei programmi e ai piani di studio semplificati sono soggette a modifiche e non sono giuridicamente vincolanti. Solo i regolamenti ufficiali e i piani di studio fanno fede.

Sbocchi professionali

Grazie alla loro padronanza rigorosa della struttura della materia e alla loro comprensione delle relazioni tra microstrutture e proprietà meccaniche dei materiali, i diplomati di questo corso di studio potranno accedere a opportunità professionali in campi assai vari, dal biomedico all’aeronautico, dall’agroalimentare alle tecnologie per lo sport. In questo quadro, essi saranno chiamati a ottimizzare il ciclo di vita dei materiali, dalla loro fabbricazione al loro riciclaggio, con grande attenzione alla protezione dell’ambiente.

Il carattere pluridisciplinare di questo corso di studio, sulla frontiera tra scienze di base e ingegneria, permette ai futuri diplomati di adattarsi a un ambito scientifico in perpetua evoluzione e di contribuire efficacemente alla concezione di nuovi materiali destinati ad applicazioni tecnologiche di vaglia.

Le funzioni ricoperte possono essere di varia natura: in ricerca e sviluppo si tratta di ottimizzare la scelta di materiale per una data applicazione o sviluppare nuovi processi di elaborazione, combinando la sperimentazione e la modellazione digitale per associare i processi (ciclo di produzione, temperatura, ecc.) alle caratteristiche del prodotto finale (microstrutture, proprietà meccaniche, ecc.). Nelle unità di produzione gli ingegneri in scienza dei materiali assicurano la realizzazione di questi processi e la qualità del prodotto. Sempre più ingegneri sono inoltre coinvolti nell’analisi del ciclo di vita dei materiali.

Per continuare ad approfondire le loro conoscenze, i diplomati possono anche scegliere di proseguire gli studi accademici nell’ambito di un programma dottorale in Svizzera o all’estero.

Alumni: cosa ne sarà di loro?

La produzione di energia solare o eolica rinnovabile sta diventando sempre più importante, ma fluttua con il tempo e le stagioni. È quindi necessario poter immagazzinare l'energia elettrica in eccesso in modo da poterla utilizzare quando la domanda è al massimo.

Dopo il mio Master ho proseguito con una tesi di Dottorato nel campo dei metalli preziosi. Non mi sentivo ancora pronta ad entrare nel mondo del lavoro, così mi sono informata sulla possibilità di fare un secondo Master in Tecnologia e Imprenditorialità.

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