Материаловедение

Междисциплинарный раздел науки, изучающий изменения свойств материалов как в твёрдом, так и в жидком состоянии в зависимости от некоторых факторов. К изучаемым свойствам относятся: структура веществ, электронные, термические, химические, магнитные, оптические свойства этих веществ. Материаловедение можно отнести к тем разделам физики и химии, которые занимаются изучением свойств материалов. Кроме того, эта наука использует целый ряд методов, позволяющих исследовать структуру материалов. При изготовлении наукоёмких изделий в промышленности, особенно при работе с объектами микро- и наноразмеров необходимо детально знать характеристику, свойства и строение материалов. Решить эти задачи и призвана наука — материаловедение.

Знание структуры и свойств материалов приводит к созданию принципиально новых продуктов и даже отраслей индустрии. Однако и классические отрасли также широко используют знания, полученные учёными-материаловедами для нововведений, устранения проблем, расширения ассортимента продукции, повышения безопасности и понижения стоимости производства. Эти нововведения были сделаны для процессов литья, проката стали, сварки, роста кристаллов, приготовления тонких плёнок, обжига, дутья стекла и др.

Методы, используемые материаловедением: металлографический анализ, электронная микроскопия, сканирующая зондовая микроскопия, рентгеноструктурный анализ, механические свойства, калориметрия, ядерный магнитный резонанс, ширография, термография.

Направления исследований материаловедения

  • Космическое материаловедение — создание и изучение материалов, которые пригодны для использования в космическом пространстве.
  • Нанотехнология — создание и изучение материалов и конструкций размерами порядка нескольких нанометров.
  • Кристаллография — изучение физики кристаллов, включает:
    • дефекты кристаллов — изучение нарушений структуры кристаллов, включения посторонних частиц и их влияние на свойства основного материала кристалла;
    • технологии дифракции, такие как рентгеноструктурный анализ, используемые для изучения фазового состояния вещества.
  • Металлургия (металловедение) — изучение свойств различных металлов.
  • Керамика, включает:
    • создание и изучение материалов для электроники, например, полупроводники;
    • структурная керамика, занимающаяся композитными материалами, напряжёнными веществами и их трансформациями.
  • Биоматериалы — исследование материалов, которые можно использовать в качестве имплантатов в человеческое тело.

Разделы наук, на которых базируется материаловедение

  • Термодинамика — для изучения стабильности, изменений фаз, для построения фазовых диаграмм.
  • Термический анализ, термогравиметрия — для изучения изменения свойств материалов при воздействии температуры и при взаимодействии с различными газами.
  • Кинетика — при изучении изменений фазового состояния вещества, термического разложения структуры идиффузии.
  • Химия твёрдого тела — для изучения химических процессов, проходящих в твёрдой фазе.
  • Физика твёрдого тела — для изучений квантовых эффектов в твёрдых материалах, например, исследование полупроводников и сверхпроводников.

Discovery-vision.ru Powered 2015

Яндекс.Метрика