46291 - MECCANICA DEI FLUIDI NEI MATERIALI POROSI

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente ha conoscenze relative alle tecniche di Risonanza Magnetica Nucleare impiegate nella Diagnostica in materiali porosi d'interesse per i Beni Culturali e di meccanica dei solidi, meccanismi di danneggiamento dei materiali lapidei e laterizi e propagazione delle onde nei solidi. In particolare, lo studente è in grado di studiare la porosità, l'assorbimento di acqua in litotipi e la loro variazione in presenza di trattamenti protettivi e/o consolidanti con tecniche di Risonanza Magnetica, di seguire indagini diagnostiche non distruttive con metodologie soniche, ultrasoniche, impact-eco, georadar e termografiche e di elaborare i risultati per rilevare quadri di danneggiamento e per valutare lo stato di conservazione dei beni appartenenti al patrimonio artistico, monumentale e architettonico.

Contenuti

Modulo1- Diagnostica con Risonanza Magnetica Nucleare.

L'acqua e i processi di degrado in materiali porosi. Importanzanza della struttura dello spazio poroso e dell'interazione interfacciale. Esempi pratici. Utilizzo delle tecniche diagnostiche basate sulla Risonanza Magnetica Nucleare (NMR) dei nuclei 1H dell'acqua. I principi fisici dell' NMR: basi quantistiche - modello vettoriale e descrizione classica - rilassamento della magnetizzazione nucleare - principio per l'ottenimento di immagini. Strumentazione: schema a blocchi di uno apparato NMR - esperimenti pulsati - gradienti di campo magnetico - sequenze di impulsi e gradienti - bobine di superfice. Strumentazione per analisi in situ: strumenti portatili, caratteristiche, volume sensibile. Campi di impiego per i Beni Culturali. Introduzione ai fenomeni di superficie. Le forze intermolecolari. Tensione superficiale e sua misura. Tensioattivi. Bagnabilità. Angolo di contatto. Pressione capillare. Capillarita' e legge di Jurin. - La struttura dello spazio poroso. Approfondimenti sul concetto di porosità. Densità effettiva. Densità reale. Misura del volume dei pori interconnessi mediante picnometro a elio. Metodo della intrusione di mercurio. Distribuzione delle dimensioni dei pori. Discussione critica del metodo. -Relazione tra porosità e degrado. Effetto del congelamento: equazione di Gibbs-Thomson. Processo di condensazione. Equazione di Kelvin. - Meccanismi di trasporto. Trasporto di umidità entro un materiale poroso. Trasporto generato da un gradiente di pressione. Trasporto di umidità causato da un gradiente di concentrazione. Carattere statistico del fenomeno.

Laboratorio: 1- Fenomenologia della tensione superficiale con semplici esperimenti di laboratorio. 2- Misura di porosita' di materiali porosi. Misura tradizionale ed NMR. 3 - acquisizione e discussione della cinetica d'assorbimento d'acqua in arenaria.Analisi tradizionale e mediante Rilassometria e Tomografia NMR. 4 - Porosimetria a mercurio: acquisizione dati e discussione del risultato, confronto con risultati da Rilassometria NMR. 5 - Misura di permeabilità al gas con correzione Klinkenberg. Valutazione della permeabilità tramite Rilassometria NMR. 6 - Analisi del degrado di materiali porosi mediante rilassometria e tomografia  NMR e studio dell'efficacia di trattamenti protettivi e consolidanti.  

Metodi didattici

Verranno svolte esercitazioni di laboratorio, con strumenti di laboratorio e per analisi in situ, che permetteranno allo studente di familiarizzare con i concetti di base dell' NMR e di comprendere gli ambiti di applicabilita' e le peculiarita' delle indagini NMR per i Beni Culturali.

Analogamente per la Diagnostica ad ultrasuoni

Strumenti a supporto della didattica

Lezioni in aula con l'ausilio di lucidi, PC e videoproiettore

Lezioni in Laboratorio e prove di laboratorio

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Paola Fantazzini