Материаловедение — это междисциплинарная область исследования и открытия материалов . Материаловедение — это инженерная область поиска применений материалов в других областях и отраслях.
Интеллектуальное происхождение материаловедения уходит корнями в эпоху Просвещения , когда исследователи начали использовать аналитическое мышление в области химии , физики и техники , чтобы понять древние феноменологические наблюдения в металлургии и минералогии . [1] [2] Материаловедение по-прежнему включает в себя элементы физики, химии и техники. Таким образом, эта область долгое время рассматривалась академическими учреждениями как часть этих смежных областей. Начиная с 1940-х годов материаловедение стало более широко признаваться как специфическая и самостоятельная область науки и техники, и крупные технические университеты по всему миру создали специальные школы для его изучения.
Ученые-материаловеды подчеркивают, как история материала ( обработка ) влияет на его структуру и, следовательно, на свойства и характеристики материала . Понимание взаимосвязей обработка-структура-свойства называется парадигмой материалов. Эта парадигма используется для углубления понимания в различных областях исследований, включая нанотехнологии , биоматериалы и металлургию .
Материаловедение также является важной частью судебно-медицинской экспертизы и анализа отказов — исследования материалов, изделий, конструкций или компонентов, которые выходят из строя или не функционируют должным образом, вызывая травмы людей или материальный ущерб. Подобные расследования являются ключом к пониманию, например, причин различных авиационных происшествий и происшествий .
Выбор материала той или иной эпохи часто является определяющим моментом. Такие фазы, как каменный век , бронзовый век , железный век и стальной век, являются историческими, хотя и произвольными примерами. Материаловедение, возникшее изначально из производства керамики и ее предполагаемой производной металлургии, является одной из старейших форм инженерной и прикладной науки. [3] Современное материаловедение развилось непосредственно из металлургии , которая сама возникла из использования огня. Крупный прорыв в понимании материалов произошел в конце 19 века, когда американский ученый Джозайя Уиллард Гиббс продемонстрировал, что термодинамические свойства, связанные со структурой атомов в различных фазах , связаны с физическими свойствами материала. [4] Важные элементы современного материаловедения были продуктами космической гонки ; понимание и разработка металлических сплавов , а также кремнеземных и углеродных материалов, используемых при создании космических аппаратов, позволяющих исследовать космос. Материаловедение стимулировало и стимулировало развитие революционных технологий, таких как каучуки , пластмассы , полупроводники и биоматериалы .