Inglese

Conoscenza delle nozioni fondamentali di analisi matematica, elettromagnetismo, e fisica di base.

Il corso consiste in 48 ore di lezione così suddivise:
• 32 lezioni di teoria
• 16 di esercitazione e simulazione numerica

L’insegnamento permette di acquisire conoscenze di base ed avanzate sui meccanismi fisici di conversione energetica da fonti ambientali e rinnovabili. I concetti e metodi appresi durante il corso forniranno capacità di simulare numericamente elementi base di sistemi di harvesting elettromagnetico.
Il corso si orienta ad estendere la visione progettuale globale dello studente, stimolando analisi critica, comprensione e identificazione di problemi multifisici.
Tali conoscenze integreranno la formazione dello studente e potranno essere estese a molteplici problemi ingegneristici in termini di scelta di approccio e metodologia risolutiva

Al termine del corso lo studente avrà sviluppato la capacità di implementare, simulare, e caratterizzare in maniera rigorosa e multi disciplinare i meccanismi fisici di conversione e accumulo di energia da fonti ambientali quali, in primis, luce solare e campi elettromagnetici a RF.
Durante il corso, lo studente, grazie anche ad attività di simulazione numerica svolte in lavori di gruppo, svilupperà la capacità di valutare l’applicabilità di tecnologie emergenti e nuovi materiali nel campo della conversione energetica

Lo studente dovrà confrontarsi con problemi di accoppiamento multifisico in cui svilupperà competenze tipicamente interdisciplinari comprendenti aspetti elettromagnetici, meccanici, fisici. Sarà in grado di relazionarsi con professionalità e figure lavorative anche non di formazione strettamente ingegneristica. Grazie alle attività di gruppo, lo studente acquisirà la capacità di apprendere lavorare in gruppo come membro o come coordinatore sapendosi relazionare con persone di pari livello o di livello superiore. Infine, svilupperà una propria autonomia di giudizio data dalla consapevolezza delle proprie competenze

Introduzione alle tecnologie sostenibili, soluzioni green, e materiali innovativi per il recupero e lo stoccaggio di energia elettrica da fonti alternative e ambientali.
- Caratterizzazione di dispositivi di harvesting elettromagnetico e aspetti correlati: elevate prestazioni, basso costo, compatibilità con la tecnologia CMOS, non tossicità, assenza di elettrodi trasparenti e materiali ad elevato impatto ambientale come terre-rare/piombo. Recupero di energia elettromagnetica da campi a radiofrequenza (RF) ad ampio spettro (bande di frequenza dalle microonde alle onde millimetriche: 2G/3G/4G (1-5GHz), 5G (24-26GHz), IoT (60GHz), Automotive (77-81GHz)); simulazioni elettromagnetiche full-wave e circuiti equivalenti.
- Recupero di energia da luce solare mediante celle fotovoltaiche (PV), meccanismi fisici e limiti teorici; simulazioni numeriche e circuiti equivalenti. Prospettive e sviluppi futuri: harvesting da luce solare mediante nanoantenne e diodi rettificatori; prospettive di ricerca: evoluzione di materiali e dispositivi PV, nanopatterning come mezzo per aumentare l’efficienza.
- Dispositivi per l’accumulo di energia elettrica; film sottili e materiali 2D e 3D per batterie ad alta densità di energia; super capacitori e materiali nanostrutturati carbon-based, graphene, e graphene-related materials; materiali per electroliti ed elettrodi: concetti, sfide, e applicazioni.
- Harvesting piroelettrico (corrente/tensione da calore) e piezoelettrico (corrente/tensione da energia meccanica), mediante l’utilizzo di materiali innovativi e nanostrutturati, e. g. MoS2, HfZrO2, nanocellulose.

La valutazione del livello di apprendimento consiste in due prove: (1) una tesina, consistente nella stesura di un elaborato scientifico che riguarda argomenti trattati nel corso sulla base di letteratura esistente, e (2) una prova orale, consistente nella discussione dell'elaborato tecnico redatto e della teoria trattata nel corso, aventi lo scopo di verificare la capacità dello studente di applicare ai casi pratici i concetti teorici del corso.
Per gli studenti con disabilità/invalidi o Disturbi Specifici dell'Apprendimento (DSA), che abbiano regolarmente richiesto il supporto per sostenere l'esame specifico presso l'Info Point Disabilità/DSA di Ateneo, le modalità d'esame saranno adattate alla luce di quanto previsto dalle linee guida di Ateneo (https://www.univpm.it/Entra/Accoglienza_diversamente_abili).

Per superare con esito positivo la valutazione dell'apprendimento, lo studente deve dimostrare di:
- aver ben compreso i concetti esposti nel corso;
- saper elaborare tali concetti applicandoli alla simulazione di problemi semplici di energy harvesting basati su differenti meccanismi fisici, scegliendo approcci adeguati;
- essere capace di interpretare i fenomeni caratteristici che governano la risposta di sistemi per il recupero energetico contenenti materiali nano-strutturati;
- saper impostare approcci risolutivi per semplici strutture caratteristiche.

Viene attribuito un voto in trentesimi, con eventuale lode. La soglia minima per il superamento dell’esame è pari a 18/30.

Nella tesina, la sufficienza, pari a 18/30, è attribuita ripetendo passi elementari di papers scientifici. Il voto massimo 30/30 è attribuito nel caso lo studente affronti casi di particolare complessità o estenda lo sviluppo esistente. Per accedere all’orale è necessario avere la sufficienza nella tesina. Il voto complessivo si ottiene aggiungendo/togliendo punti a seconda dell’esito dell’orale. La sufficienza (18/30) sarà ottenuta dimostrando di aver capito i concetti di base del corso. Il voto aumenterà proporzionalmente alle conoscenze dello studente, fino al massimo (30/30) che si ottiene dimostrando una conoscenza approfondita dei contenuti del corso. La lode è riservata agli studenti particolarmente brillanti

- Dispense e slide distribuite tramite la piattaforma e-learning (https://learn.univpm.it).
- Articoli scientifici e tutorial sull’analisi elettromagnetica e multifisica dei dispositivi per energy harvesting messi a disposizione del docente.