Материаловедение
Материаловедение (от рус. материал и ведать) — 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.
Содержание
Направления исследований материаловеденияПравить
- Космическое материаловедение — создание и изучение материалов, которые пригодны для использования в космическом пространстве.[1]
- 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 физики, на которых базируется материаловедениеПравить
- 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 и диффузии.
- 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.