Материаловедение
Междисциплинарная область материаловедения охватывает проектирование и открытие новых материалов, особенно твердых тел . Эту область также обычно называют материаловедением и инженерией , в которой делается упор на инженерные аспекты создания полезных предметов, и физикой материалов , в которой делается упор на использование физики для описания свойств материалов. Интеллектуальные истоки материаловедения восходят к эпохе Просвещения , когда исследователи начали использовать аналитическое мышление из химии , физики и техники для понимания древних,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 подобласть этих связанных областей. Начиная с 1940-х годов материаловедение стало более широко признаваться в качестве особой и отдельной области науки и техники, и крупные технические университеты по всему миру создали специальные школы для его изучения.
Материаловеды делают упор на понимание того, как история материала ( обработка ) влияет на его структуру и, следовательно, на свойства и характеристики материала. Понимание отношений 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 криминалистической экспертизы и анализа отказов — исследования материалов, продуктов, конструкций или компонентов, которые выходят из строя или не функционируют должным образом, что приводит к травмам или повреждению имущества. Такие расследования являются ключом к пониманию, например, причин различных авиационных происшествий и инцидентов .
Выбор материала той или иной эпохи часто является определяющим моментом. Такие фразы, как каменный век , бронзовый век , железный век и стальной век , являются историческими, хотя и произвольными примерами. Первоначально происходящее из производства керамики и ее предполагаемой производной металлургии, материаловедение является одной из старейших форм инженерии и прикладной науки. [3] Современная материаловедение развилась непосредственно из металлургии , которая сама развилась из горнодобывающей промышленности и (вероятно) керамики, а ранее из использования огня. Крупный прорыв в понимании материалов произошел в конце 19 века, когда американский ученый Джозайя Уиллард Гиббспродемонстрировали, что термодинамические свойства, связанные с атомной структурой 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 в создании космических аппаратов, позволяющих исследовать космос. Наука о материалах двигала и была движима развитием революционных технологий, таких как каучуки , пластмассы , полупроводники ибиоматериалы .
