Material-Wissenschaft ist ein zwischendisziplinarisches Feld, das die Eigenschaften der Sache zu verschiedenen Gebieten der Wissenschaft und Technik anwendet. Dieses wissenschaftliche Feld untersucht die Beziehung zwischen der Struktur von Materialien an atomaren oder molekularen Skalen und ihren makroskopischen Eigenschaften. Es vereinigt Elemente der angewandten Physik und Chemie. Mit der bedeutenden Mediaaufmerksamkeit konzentriert nanoscience und Nanotechnologie in den letzten Jahren ist Material-Wissenschaft zur vordersten Reihe an vielen Universitäten angetrieben worden. Es ist auch ein wichtiger Teil der forensischen Technik- und Misserfolg-Analyse. Material-Wissenschaft befasst sich auch mit grundsätzlichen Eigenschaften und Eigenschaften von Materialien.

Geschichte

Das Material der Wahl eines gegebenen Zeitalters ist häufig ein Definieren-Punkt. Ausdrücke wie Steinzeit, Bronzezeit und Stahlalter sind gute Beispiele. Ursprünglich auf die Fertigung der Keramik und seiner vermeintlichen abgeleiteten Metallurgie zurückzuführen seiend, ist Material-Wissenschaft eine der ältesten Formen der Technik- und angewandten Naturwissenschaft. Moderne Material-Wissenschaft hat sich direkt von der Metallurgie entwickelt, die sich selbst vom Bergwerk und (der wahrscheinlichen) Keramik und dem Gebrauch des Feuers entwickelt hat. Ein Hauptdurchbruch im Verstehen von Materialien ist gegen Ende des 19. Jahrhunderts vorgekommen, als der amerikanische Wissenschaftler Josiah Willard Gibbs demonstriert hat, dass die thermodynamischen Eigenschaften, die mit dem Atombau in verschiedenen Phasen verbunden sind, mit den physikalischen Eigenschaften eines Materials verbunden sind. Wichtige Elemente der modernen Material-Wissenschaft sind ein Produkt der Raumrasse: Das Verstehen und die Technik der metallischen Legierung, und die Kieselerde und die Kohlenstoff-Materialien, die im Aufbau von Raumfahrzeugen verwendet sind, die die Erforschung des Raums ermöglichen. Material-Wissenschaft ist gefahren, und durch, die Entwicklung von revolutionären Technologien wie Plastik, Halbleiter und biomaterials gesteuert worden.

Vor den 1960er Jahren (und in einigen Fällen wenige Jahrzehnte danach) wurden viele Material-Wissenschaftsabteilungen Metallurgie-Abteilungen von einem 19. und Anfang Betonung des 20. Jahrhunderts auf Metallen genannt. Das Feld hat sich seitdem verbreitert, um jede Klasse von Materialien, einschließlich Keramik, Polymer, Halbleiter, magnetischer Materialien, medizinischer implant Materialien und biologischer Materialien (materiomics) einzuschließen.

Grundlagen

Die Basis der Material-Wissenschaft schließt Verbindung der gewünschten Eigenschaften und Verhältnisleistung eines Materials in einer bestimmten Anwendung auf die Struktur der Atome ein und führt dieses Material durch die Charakterisierung stufenweise ein. Die Hauptdeterminanten der Struktur eines Materials und so seiner Eigenschaften sind seine konstituierenden chemischen Elemente und der Weg, auf den sie in seine Endform bearbeitet worden ist. Diese Eigenschaften, genommen zusammen und verbunden durch die Gesetze der Thermodynamik, regeln eine Mikrostruktur eines Materials, und so seine Eigenschaften.

Die Fertigung eines vollkommenen Kristalls eines Materials ist zurzeit physisch unmöglich. Stattdessen manipulieren Material-Wissenschaftler die Defekte in kristallenen Materialien, die sich Korn-Grenzen (Beziehung des Saals-Petch), zwischenräumliche Atome, Vakanzen oder stellvertretende Atome niederschlagen, um Materialien mit den gewünschten Eigenschaften zu schaffen.

Nicht alle Materialien haben eine regelmäßige Kristallstruktur. Polymer zeigen unterschiedliche Grade von crystallinity, und viele sind völlig nichtkristallen. Brille, eine Keramik und viele natürliche Materialien sind amorph, jede Fernordnung in ihren Atommaßnahmen nicht besitzend. Die Studie von Polymern verbindet Elemente der chemischen und statistischen Thermodynamik, um thermodynamische sowie mechanische, Beschreibungen von physikalischen Eigenschaften zu geben.

Zusätzlich zum Industrieinteresse hat sich Material-Wissenschaft in ein Feld allmählich entwickelt, das Tests auf die kondensierte Sache oder Theorien des festen Zustands zur Verfügung stellt. Neue Physik erscheint wegen der verschiedenen neuen materiellen Eigenschaften, die erklärt werden müssen.

Klassen von Materialien

Material-Wissenschaft umfasst verschiedene Klassen von Materialien, von denen jedes ein getrenntes Feld einsetzen kann.

Es gibt mehrere Weisen, Materialien zu klassifizieren. Zum Beispiel durch den Typ des Abbindens zwischen den Atomen. Die traditionellen Gruppen sind Keramik, Metalle und Polymer, die auf dem Atombau und der chemischen Zusammensetzung gestützt sind. Neue Materialien sind auf mehr Klassen hinausgelaufen. Eine Weise, Materialien zu klassifizieren, ist:

• Biomaterials
• Kohlenstoff
• Keramik
• Zerlegbare Materialien
• Glas
• Metalle
• Materialien von Nano
• Polymer
• Widerspenstiger
• Halbleiter
• Dünne Filme
• Funktionell sortierte Materialien.

Materialien in der Industrie

Radikale Material-Fortschritte können die Entwicklung von neuen Produkten oder sogar neuen Industrien steuern, aber stabile Industrien stellen auch Material-Wissenschaftler an, um zusätzliche Verbesserungen und Troubleshoot-Probleme mit zurzeit verwendeten Materialien zu bilden. Industrieanwendungen der Material-Wissenschaft schließen Material-Design ein, Kosten-Nutzen-Aspekt-Umtausche in der Industrieproduktion von Materialien, Techniken (Gussteil, das Rollen, das Schweißen, die Ion-Implantation, das Kristallwachstum, die Dünnfilm-Absetzung, sintering, die Glasbläserei, usw.), und analytische Techniken (Charakterisierungstechniken wie Elektronmikroskopie bearbeitend, durchleuchten Sie Beugung, calorimetry, Kernmikroskopie (HEFIB), Rutherford backscattering, Neutronbeugung, Röntgenstrahl-Zerstreuen des kleinen Winkels (SAXS), usw.).

Außer der materiellen Charakterisierung befasst sich der materielle Wissenschaftler/Ingenieur auch mit der Förderung von Materialien und ihrer Konvertierung in nützliche Formen. So sind Barren-Gussteil, Gießerei-Techniken, Hochofen-Förderung und elektrolytische Förderung der ganze Teil der erforderlichen Kenntnisse eines Metallurgen/Ingenieurs. Häufig werden die Anwesenheit, Abwesenheit oder Schwankung von Minutenmengen von sekundären Elementen und Zusammensetzungen in einem Schüttgut einen großen Einfluss auf die Endeigenschaften der Materialien erzeugt zum Beispiel haben, Stahle werden gestützt auf 1/10 und 1/100 Gewicht-Prozentsätzen des Kohlenstoff und der anderen Legierungselemente klassifiziert, die sie enthalten. So werden die Förderungs- und Reinigungstechniken, die in der Förderung von Eisen im Hochofen verwendet sind, einen Einfluss der Qualität von Stahl haben, der erzeugt werden kann.

Das Übergreifen zwischen Physik und Material-Wissenschaft hat zum Spross-Feld der Material-Physik geführt, die mit den physikalischen Eigenschaften von Materialien beschäftigt ist. Die Annäherung ist allgemein mehr makroskopisch und angewandt als in der kondensierten Sache-Physik. Sieh wichtige Veröffentlichungen in der Material-Physik für mehr Details auf diesem Studienfach.

Keramik und Brille

Eine andere Anwendung der materiellen Wissenschaften ist die Strukturen des Glases und der Keramik, die normalerweise mit den sprödesten Materialien vereinigt ist. Das Abbinden in der Keramik und Brille verwendet covalent und ionische-covalent Typen mit SiO (Kieselerde oder Sand) als ein grundsätzlicher Baustein. Keramik ist so weich wie Ton und so hart wie Stein und Beton. Gewöhnlich sind sie in der Form kristallen. Der grösste Teil der Brille enthält ein mit der Kieselerde verschmolzenes Metalloxyd. Bei hohen Temperaturen, die verwendet sind, um Glas vorzubereiten, ist das Material eine klebrige Flüssigkeit. Die Struktur von Glasformen in einen amorphen Staat nach dem Abkühlen. Fensterscheiben und Brille sind wichtige Beispiele. Fasern des Glases sind auch verfügbar. Wie man betrachtet, sind Diamant und Kohlenstoff in seiner Grafit-Form Keramik.

Technikkeramik ist für ihre Steifkeit, hohe Temperatur und Stabilität unter der Kompression und elektrischen Betonung bekannt. Tonerde, Silikonkarbid und Wolfram-Karbid werden von einem feinen Puder ihrer Bestandteile in einem Prozess von sintering mit einem Binder gemacht. Das heiße Drücken stellt höheres Dichte-Material zur Verfügung. Chemische Dampf-Absetzung kann einen Film einer Keramik auf einem anderen Material legen. Cermets sind keramische Partikeln, die einige Metalle enthalten. Die Verschleißfestigkeit von Werkzeugen wird aus zementierten Karbiden mit der Metallphase von Kobalt und Nickel abgeleitet, der normalerweise hinzugefügt ist, um Eigenschaften zu modifizieren.

Zerlegbare Materialien

Glühfäden werden für die Verstärkung in zerlegbaren Materialien allgemein verwendet.

Eine andere Anwendung der materiellen Wissenschaft in der Industrie ist das Bilden von zerlegbaren Materialien. Zerlegbare Materialien sind strukturierte aus zwei oder mehr makroskopischen Phasen zusammengesetzte Materialien. Anwendungen erstrecken sich von Strukturelementen wie Stahlstahlbeton, zu thermisch insulative Ziegel, die einen Schlüssel und integrierte Rolle in Raumfähre der NASA Thermalschutzsystem spielen, das verwendet wird, um die Oberfläche von Pendelbus von der Hitze des Wiedereintritts in die Atmosphäre der Erde zu schützen. Ein Beispiel ist verstärkter Kohlenstoff-Kohlenstoff (RCC), Das hellgraue Material, das Wiedereintritt-Temperaturen bis zu 1510 °C (2750 °F) widersteht und das Flügel-Blei von Raumfähre und Nase-Kappe schützt. RCC ist ein lamelliertes zerlegbares Material, das von Grafit-Kunstseide-Stoff gemacht ist und mit einem phenolic Harz gesättigt ist. Nach dem Kurieren bei der hohen Temperatur in einem Autoklav ist die Folie pyrolized, um das Harz zu Kohlenstoff umzuwandeln, der mit furfural Alkohol in einem Vakuumraum und cured/pyrolized gesättigt ist, um den furfural Alkohol zu Kohlenstoff umzuwandeln. Um Oxydationswiderstand für die Wiedergebrauch-Fähigkeit zur Verfügung zu stellen, werden die Außenschichten des RCC zum Silikonkarbid umgewandelt.

Andere Beispiele können in den "Plastik"-Umkleidungen von Fernsehern, Mobiltelefone und so weiter gesehen werden. Diese Plastikumkleidungen sind gewöhnlich ein zerlegbares Material, das aus einer thermoplastischen Matrix wie acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) zusammengesetzt ist, in dem Kalzium-Karbonat-Kreide, Talk, Glasfasern oder Kohlenstoff-Fasern für die zusätzliche Kraft, den Hauptteil oder die elektrostatische Streuung hinzugefügt worden sind. Diese Hinzufügungen können Verstärkungsfasern oder Dispergiermittel abhängig von ihrem Zweck genannt werden.

Polymer

Polymer sind auch ein wichtiger Teil der Material-Wissenschaft. Polymer sind die Rohstoffe (die Harze) hat gepflegt zu machen, was wir allgemein Plastik nennen. Plastik ist wirklich das Endprodukt, geschaffen nach einem oder mehr Polymern, oder Zusätze sind zu einem Harz während der Verarbeitung hinzugefügt worden, die dann in eine Endform gestaltet wird. Polymer, die ringsherum gewesen sind, und die im aktuellen weit verbreiteten Gebrauch sind, schließen Polyäthylen, Polypropylen, PVC, Polystyrol, Nylonstrümpfe, Polyester, Acryl, Polyurethan und Polykarbonate ein. Plastik wird allgemein als "Ware", "Spezialisierung" und "Technik"-Plastik klassifiziert.

PVC (Polyvinylchlorid) wird weit verwendet, billige und jährliche Produktionsmengen sind groß. Es leiht sich zu einer unglaublichen Reihe von Anwendungen, von künstlichem Leder bis elektrische Isolierung und das Kabeln, das Verpacken und die Behälter. Seine Herstellung und Verarbeitung sind einfach und fest. Die Vielseitigkeit des PVCES ist wegen der breiten Reihe von Weichmachern und anderen Zusätzen, die es akzeptiert. Der Begriff "Zusätze" in der Polymer-Wissenschaft verweist auf die Chemikalien und zur Polymer-Basis hinzugefügten Zusammensetzungen, seine materiellen Eigenschaften zu modifizieren.

Polykarbonat würde normalerweise als ein Technikplastik betrachtet (andere Beispiele schließen PIEPSEN, ABS ein). Technikplastik wird wegen ihrer höheren Kräfte und anderer spezieller materieller Eigenschaften geschätzt. Sie werden gewöhnlich für Einweganwendungen verschieden von Warenplastik nicht verwendet.

Spezialisierungsplastik ist Materialien mit einzigartigen Eigenschaften, wie ultrahohe Kraft, elektrisches Leitvermögen, Electro-Fluoreszenz, hohe Thermalstabilität usw.

Die Trennungslinien zwischen den verschiedenen Typen von Plastik basieren auf dem Material, aber eher auf ihren Eigenschaften und Anwendungen nicht. Zum Beispiel ist Polyäthylen (PE) ein preiswertes, niedriges Reibungspolymer allgemein hat gepflegt, Einwegtragtaschen und Abfalltüten zu machen, und wird als ein Warenplastik betrachtet, wohingegen Polyäthylen der mittleren Dichte (MDPE) für unterirdische Gas- und Huken und eine andere Vielfalt genannt Ultrahohes Molekulargewicht-Polyäthylen verwendet wird UHMWPE ist ein Technikplastik, der umfassend als die Gleiten-Schienen für die Industrieausrüstung und die Steckdose der niedrigen Reibung in implanted Hüfte-Gelenken verwendet wird.

Metalllegierungen

Die Studie von Metalllegierungen ist ein bedeutender Teil der Material-Wissenschaft. Der ganzen metallischen Legierung im Gebrauch heute setzt die Legierung von Eisen (Stahl, rostfreier Stahl, Gusseisen, Werkzeug-Stahl, Legierungsstahle) das größte Verhältnis sowohl durch die Menge als auch durch den kommerziellen Wert zusammen. Mit verschiedenen Verhältnissen von Kohlenstoff beeinträchtigtes Eisen gibt niedrig, Mitte und hoher Flussstahl. Eine Eisenkohlenstoff-Legierung wird nur als Stahl betrachtet, wenn das Kohlenstoff-Niveau zwischen 0.01 % und 2.00 % ist. Für die Stahle, die Härte und Zugbelastung des Stahls ist im Wert von der Kohlenstoff-Gegenwart mit zunehmenden Kohlenstoff-Niveaus verbunden, die auch führen, um Dehnbarkeit und Schwierigkeit zu senken. Wärmebehandlungsprozesse wie das Löschen und Mildern können diese Eigenschaften jedoch bedeutsam ändern. Gusseisen wird als eine Eisenkohlenstoff-Legierung mit mehr als 2.00 %, aber weniger als 6.67 % Kohlenstoff definiert. Rostfreier Stahl wird als eine regelmäßige Stahllegierung mit dem größeren definiert als 10 % durch den Gewicht-Legierungsinhalt von Chrom. Nickel und Molybdän werden normalerweise auch in rostfreien Stahlen gefunden.

Andere bedeutende metallische Legierung ist diejenigen von Aluminium, Titan, Kupfer und Magnesium. Kupferlegierung ist seit langem bekannt gewesen (seit der Bronzezeit), während die Legierung der anderen drei Metalle relativ kürzlich entwickelt worden ist. Wegen der chemischen Reaktionsfähigkeit dieser Metalle wurden die elektrolytischen erforderlichen Förderungsprozesse nur relativ kürzlich entwickelt. Die Legierung von Aluminium, Titan und Magnesium ist auch bekannt und wegen ihrer hohen Verhältnisse der Kraft zum Gewicht und, im Fall von Magnesium, ihre Fähigkeit geschätzt, elektromagnetische Abschirmung zur Verfügung zu stellen. Diese Materialien sind für Situationen ideal, wo hohe Verhältnisse der Kraft zum Gewicht wichtiger sind als Hauptteil-Kosten, solcher als in der Raumfahrtindustrie und den bestimmten Automobiltechnikanwendungen.

Digitalmaterialien

Digitalmaterialien (DMs) sind konstruierte Materialien, die von zwei oder mehr verschiedenen konstituierenden Materialien, gemäß einem digital verschlüsselten dreidimensionalen (3D) Phase-Struktur-Design (der DM-Code) verfertigt sind, und durch einen Prozess der zusätzlichen Herstellung (AM) erzeugt sind.

File:Rasterized 3D-Gegenstand (Heftmaschine), die sich voxels gemacht aus einzelnem konstituierendem materiellem jpg|Figure 1 zeigt: Eine schematische Darstellung eines rasterized 3D-Gegenstands (Heftmaschine), die sich voxels gemacht aus einem einzelnen konstituierenden Material zeigt

File:Rasterized 3D-Gegenstand (Heftmaschine), die sich voxels gemacht aus zwei verschiedenen konstituierenden Materialien jpg|Figure 2 zeigt: Eine schematische Darstellung eines rasterized 3D-Gegenstands (Heftmaschine), die sich voxels gemacht aus zwei verschiedenen konstituierenden Materialien zeigt

File:Isotropic Digitalmaterialien 2.jpg|Figure 3: Schematische Darstellung der bösen Abteilung einer Isotropischen DM

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In DMs werden die konstituierenden Materialien zusammen an einem voxel Niveau (Abbildungen 1-3) verbunden, um Gebiete oder Phasen mit bedeutsam verschiedenen physischen oder chemischen Eigenschaften zu schaffen, die getrennt und verschieden an der makroskopischen oder mikroskopischen Skala innerhalb der beendeten DM-Struktur bleiben. Hierarchische Strukturen, in denen Makrovoxels von mehr als einem konstituierendem Material geschaffen werden, sind auch möglich.

DMs kann in zwei Hauptkategorien geteilt werden: Isotropisch und Anisotropic DMs.

Isotropischer DMs

In diesem Typ der DM werden die konstituierenden Materialien homogen bezüglich des Beispiels, eine unterbrochene Phase verbunden, die aus dem konstituierenden Material "a" zufällig gemacht ist, "verstreut" innerhalb einer dauernden Phase, die aus dem konstituierenden Material "b" (Abbildung 3) gemacht ist. Eine gleichförmige Kombination zwischen konstituierenden Materialien oder eine Mischung von gleichförmigen und zufälligen Kombinationen sind auch möglich. Die Kombination von konstituierenden Materialien kann am einzelnen voxel Niveau als in der Abbildung 3 sein, aber kann auch am höheren Niveau bezüglich des Beispiels mehrere voxels als der minimale Betrag eines konstituierenden Materials sein.

Anisotropic DMs

Diese Typen von DMs haben ein anisotropic 3D-Phase-Struktur-Design, und deshalb anisotropic Eigenschaften entlang der verschiedenen Achse innerhalb eines einzelnen Gegenstands (Abbildung 4).

Anisotropic DMs kann auch Geometrie-Abhängiger sein; in diesem Typ der DM gibt es einen "Dialog" zwischen dem Gegenstand-Design und dem DM-Code, der auf verschiedene konstituierende materielle Maßnahmen auf verschiedene Gegenstand-Designs, oder auf verschiedene Gebiete innerhalb eines einzelnen Gegenstands hinausläuft. Im Geometrie-Abhängigen DMs ist der DM-Code dafür verantwortlich, die Regeln zu definieren, die die DM-Zusammensetzung als eine Funktion einer jeweiligen Gegenstand-Geometrie und Größe regeln; analog dem Weg ist der genetische Code in lebenden Organismen dafür verantwortlich, die Eigenschaften eines lebenden Organismus zu diktieren. Der DM-Code, der eine Geometrie-Abhängiger-DM definiert, umfasst eine Reihe von Regeln oder Algorithmen dass, wenn angewandt, auf die Herstellung eines spezifischen Gegenstands, Erlaubnisse, konstituierende Materialien in verschiedenen Gegenstand-Gebieten gemäß dem spezifischen Gegenstand-Design zuzuteilen. So, im Geometrie-Abhängigen DMs, ist die DM nicht, für den nachfolgenden Gebrauch in der Fertigung eines gewünschten Gegenstands erzeugt werden; eher sind der DM-Produktionsprozess und das Gegenstand-Fertigungsverfahren derjenige.

Ein Beispiel eines Geometrie-Abhängiger-DM-Codealgorithmus wird hier präsentiert:

1. Zwei konstituierende Materialien: A und B
2. Der Gegenstand wird aus dem konstituierenden Material in allen Gegenstand-Gebieten außer denjenigen gemacht, die, wie gemacht, aus dem konstituierenden Material B definiert sind
3. Konstituierendes Material B wird verwendet, um sich als 1-Mm-Tiefgebiet zu formen, das die Außenoberfläche des Gegenstands umfasst

In diesem Beispiel, jedes Gegenstand-Gebiet, das eine Dicke von 2 Mm oder weniger hat, wird allein vom konstituierenden Material B erzeugt, während Gegenstand-Gebiete, die dicker sind als 2 Mm, zwei Gebiete, einer Region in äußerster Randlage von 1 Mm in der Dicke gebaut werden, die aus dem konstituierenden Material B und einem Kern gemacht ist, der aus dem konstituierenden Material A gemacht ist.

Geometrie-Abhängiger DMs kann weiter in zwei Unterkategorien geteilt werden: Schritt DMs und Abgestufter DMs. Während im Schritt DMs Bestandteil-Materialien in wesentlich bestimmten Phasen, wie gezeigt, in der Abbildung 5 in Abgestuftem DMs verbunden werden, ändert sich die DM-Zusammensetzung allmählich entlang mindestens einer definierter Schussbahn oder Achse eines Gegenstands auf eine abgestufte Mode. Ein Beispiel einer Abgestuften DM ist dasjenige, in dem die DM-Zusammensetzung auf einer Seite des Gegenstands an einem konstituierendem Material wesentlich reicher ist als ein anderer, während auf anderer Seite des Gegenstands die DM-Zusammensetzung am anderen konstituierenden Material wesentlich reicher ist, und wo sich das zufriedene Verhältnis zwischen den konstituierenden Materialien allmählich von einer Seite des Gegenstands zum anderen ändert.

Es gibt auch die Möglichkeit des Geometrie-Abhängigen DMs, der Schritt sowie Abgestufte Eigenschaften innerhalb eines einzelnen Gegenstands hat.

Digitalmaterial-Forschung

Verschiedene Aspekte im Feld von DMs sind kürzlich der Fokus der intensiven Forschung im Industriesektor sowie im akademischen Sektor gewesen. Gemäß Mary C. Boyce u. a., co-continuous glasiges Polymer / gummiartige Materialien mit der Submillimeter-Eigenschaft-Größe, das fabrizierte Verwenden eines 3D-Druckers, stellen Erhöhungen in der Steifkeit, Kraft und Energieverschwendung aus. Gemäß Mary C. Boyce, "stellt die geometrische und topologische Einordnung der konstituierenden Materialien Alleen zur Verfügung, um die Makroskala-Material-Eigenschaften zu konstruieren".

Ein datengesteuerter Prozess, um Materialien mit dem gewünschten Deformierungsverhalten zu entwickeln und zu fabrizieren, ist berichtet worden. Gemäß diesem Bericht "ist ein Optimierungsprozess, der die beste Kombination von aufgeschoberten Schichten findet, die durch Beispiel-Deformierungen angegebenen Kriterien eines Benutzers entspricht", entwickelt worden. In dieser Studie, und um die Optimierungsprozess-Gültigkeit zu demonstrieren, wurden Gegenstände mit komplizierten heterogenen Materialien mit einem modernen mehrmateriellen 3D-Drucker fabriziert.

In einer anderen Studie, "wurde eine ganze Rohrleitung für das Messen, Modellieren und Fabrizieren von Gegenständen mit angegebenen Untergrund-Zerstreuen-Handlungsweisen" vorgeschlagen. Gemäß den Autoren wurde der Prozess durch das Produzieren homogener und heterogener Materialien mit einem mehrmateriellen 3D-Drucker gültig gemacht.

Neri Oxman nimmt Natur als ein Modell, und schlägt vor, was sie "Variable Property Design (VPD)" als eine Methode für das Design nennt, in dem "materielle Bauteile modelliert, vorgetäuscht und mit unterschiedlichen Eigenschaften fabriziert werden", um eine Antwort auf funktionelle Einschränkungen zu geben. Das variable Eigentum von Oxman Schnelle Prototyping-Annäherung zielt darauf, zwischen materiellen Eigenschaften und Umwelteinschränkungen innerhalb der rechenbetonten modellierenden Umgebung und als ein Teil des Form-Generation und Herstellungsprozesses zu integrieren.

Hod Lipson u. a. hat die Simulation von Material-Eigenschaften als eine Funktion ihrer "" materiellen Digitalzusammensetzung berichtet. Gemäß diesem Bericht, Eigenschaften als Steifkeit, wurden CTE und Misserfolg-Weisen durch das Verändern voxel der Produktionspräzision, des Prozentsatzes zufällig verteilter konstituierender Materialien und der voxel Mikrostruktur erhalten. Außerdem ist es von den Autoren festgestellt worden, dass materielle Eigenschaften überall zwischen den jeweiligen Eigenschaften von zwei konstituierenden Materialien, durch den einfachen zufällig Halbton ein Prozentsatz-Bestandteil Materialien abgestimmt werden können. Außerdem, Eigenschaften wie Steifkeit oder das Verhältnis des negativen Poissons, ist berichtet worden, mit relativ dichten allgemeinen Materialien durch die Einschließung einer hierarchischen voxel Mikrostruktur erhalten zu werden.

Übersicht

• Biomaterials - Materialien, die abgeleitet und/oder mit biologischen Systemen verwendet werden.
• Ceramography - die Studie der Mikrostrukturen von Hoch-Temperaturmaterialien und refractories, einschließlich der Strukturkeramik wie RCC, polykristallenes Silikonkarbid und Transformation hat Keramik gehärtet
• Kristallographie - die Studie dessen, wie Atome in einem Festkörper Raum, die Defekte füllen, die mit Kristallstrukturen wie Korn-Grenzen und Verlagerungen und die Charakterisierung dieser Strukturen und ihrer Beziehung zu physikalischen Eigenschaften vereinigt sind.
• Elektronische und magnetische Materialien - Materialien wie Halbleiter haben gepflegt, integrierte Stromkreise, Speichermedien, Sensoren und andere Geräte zu schaffen.
• Forensische Technik - die Studie dessen, wie Produkte, und die Lebensrolle der Materialien des Aufbaus scheitern
• Forensische Material-Technik - die Studie des materiellen Misserfolgs und das Licht, das es darauf wirft, wie Ingenieure Materialien in ihrem Produkt angeben
• Glaswissenschaft - jedes nichtkristallene Material einschließlich der anorganischen Brille, Glasmetalle und Nichtoxydbrille.
• Material-Charakterisierung - wie Beugung mit Röntgenstrahlen, Elektronen, oder Neutronen und verschiedenen Formen der Spektroskopie und chemischen Analyse wie Spektroskopie von Raman, Energie-Dispersive Spektroskopie (EDS), Chromatographie, Thermalanalyse, Elektronmikroskop-Analyse, usw., um die Eigenschaften von Materialien zu verstehen und zu definieren. Siehe auch Liste von Oberflächenanalyse-Methoden
• Metallography - Metallography ist die Studie der physischen Struktur und Bestandteile von Metallen normalerweise mit der Mikroskopie.
• Metallurgie - die Studie von Metallen und ihrer Legierung, einschließlich ihrer Förderung, Mikrostruktur und Verarbeitung.
• Mikrotechnologie - Studie von Materialien und Prozesse und ihre Wechselwirkung, Mikroherstellung von Strukturen von mikrometrischen Dimensionen, wie Systeme von MicroElectroMechanical (MEMS) erlaubend.
• Nanotechnologie - streng, die Studie von Materialien, wo die Effekten der Quant-Beschränkung, die Wirkung von Gibbs-Thomson oder jede andere Wirkung nur am nanoscale präsentieren, ist das Definieren-Eigentum des Materials; aber allgemeiner ist es die Entwicklung und Studie von Materialien, deren definierende Struktureigenschaften überall von weniger als einem Nanometer bis hundert Nanometer in der Skala wie molekular konstruierte Materialien sind.
• Oberflächenwissenschaft/Katalyse - Wechselwirkungen und Strukturen zwischen fest-festen oder fest-flüssigen Fest-Gasschnittstellen.
• Verstärkte Textilmaterialien - Materialien in der Form von keramischen oder konkreten werden mit einer in erster Linie gewebten oder nichtgewebten Textilstruktur verstärkt, um hohe Kraft mit verhältnismäßig mehr Flexibilität aufzuerlegen, um Vibrationen und plötzlichen Rucken zu widerstehen.

Einige Praktiker betrachten rheology als ein Teilfeld der Material-Wissenschaft, weil es jedes Material bedecken kann, das fließt. Jedoch befasst sich moderner rheology normalerweise mit Dynamik des nichtnewtonschen Fluids, so wird es häufig als ein Teilfeld der Kontinuum-Mechanik betrachtet. Siehe auch granuliertes Material.

• Tribology - die Studie des Tragens von Materialien wegen der Reibung und anderen Faktoren.

Primäre Themen

• Die Legierung, Korrosion und thermische oder mechanische Verarbeitung, für eine Spezialbehandlung von metallurgischen Materialien — mit Anwendungen im Intervall von der Raumfahrt- und Industrieausrüstung zu den Zivilindustrien
• Biomaterials, Physiologie, biomechanics, Biochemie, für ein Spezialverstehen dessen, wie Materialien in biologische Systeme, z.B, durch materiomics integrieren
• Kristallographie, Quant-Chemie oder Quant-Physik, für die Struktur (Symmetrie und Defekte) und in Materialien (z.B, ionisch, metallisch, covalent, und van der Waals verpfändend, der verpfändet)
• Beugung und Welle-Mechanik, für die Wissenschaft hinter Charakterisierungssystemen, z.B, Übertragungselektronmikroskopie (TEM) der Röntgenstrahl-Beugung (XRD)
• Elektronische Eigenschaften von Materialien und Halbleiterphysik, für das Verstehen der elektronischen, thermischen, magnetischen und optischen Eigenschaften von Materialien
• Mechanisches Verhalten von Materialien, um die mechanischen Eigenschaften von Materialien, Defekten und ihrer Fortpflanzung und ihrem Verhalten unter statischen, dynamischen und zyklischen Lasten zu verstehen
• Phasenumwandlungskinetik, für die Kinetik von Phasenumwandlungen (mit der besonderen Betonung auf fest-festen Phase-Übergängen)
• Polymer-Eigenschaften, Synthese und Charakterisierung, für ein Spezialverstehen dessen, wie sich Polymer benehmen, wie sie gemacht werden, und wie sie charakterisiert werden; aufregende Anwendungen von Polymern schließen flüssige Kristallanzeigen (LCDs, die Anzeigen ein, die in den meisten Mobiltelefonen, Kameras und iPods gefunden sind), Roman photovoltaic Geräte, die auf Halbleiter-Polymern gestützt sind (den, verschieden von den traditionellen Silikonsonnenkollektoren, flexibel und preiswert sind, um zu verfertigen, obgleich mit der niedrigeren Leistungsfähigkeit), und Membranen für Raumtemperaturkraftstoffzellen (als Proton tauschen Membranen aus), und Filtrieren-Systeme in den biomedizinischen und Umweltfeldern
• Halbleiter-Materialien und Halbleiter-Geräte, für ein Spezialverstehen der fortgeschrittenen Prozesse, die in der Industrie (z.B Kristallwachstumstechniken, Dünnfilm-Absetzung, Ion-Implantation, Fotolithographie), ihre Eigenschaften und ihre Integration in elektronischen Geräten verwendet sind
• Halbleiterphysik ist die Studie der starren Sache oder Festkörper, durch Methoden wie Quant-Mechanik, Kristallographie, Elektromagnetismus und Metallurgie. Es ist der größte Zweig der kondensierten Sache-Physik. Halbleiterphysik studiert, wie sich die groß angelegten Eigenschaften von festen Materialien aus ihren Atomskala-Eigenschaften ergeben. So bildet Halbleiterphysik die theoretische Basis der Material-Wissenschaft. Es hat auch direkte Anwendungen, zum Beispiel in der Technologie von Transistoren und Halbleitern.
• Thermodynamik, statistische Mechanik und physische Chemie, für Phase-Gleichgewicht-Bedingungen, Phase-Diagramme von Material-Systemen (mehrphasige, mehrbildende, reagierende und nichtreagierende Systeme)
• Transportphänomene für den Transport der Hitze, der Masse und des Schwungs in der Material-Verarbeitung.

Berufsorganisationen

• Material-Forschungsgesellschaft, FRAU
• Europäische Material-Forschungsgesellschaft, EMRS
• ASM internationaler
• Die Minerale, Metalle, & Material-Gesellschaft, TMS
• Materialien Australien
• Amerikanische keramische Gesellschaft, ACerS
• NACE internationaler
• Das amerikanische Institut für das Bergwerk, die metallurgischen und Erdölingenieure, AIME
• Gesellschaft für die Förderung der Material- und Prozess-Technik, SAMPE
• Das Institut für Materialien, Minerale und Bergwerk, IOM
• Alpha-Sigma Mu, ΑΣΜ\
• Mitteleuropäisches Institut für die Technologie, CEITEC
• Vereinigung für Eisen und Stahltechnologie, AIST
• Föderation von europäischen Material-Gesellschaften, FEMS
• Ceramic Research Centre Inc. an der Türkei, SAM
• Nationales Nanotechnologie-Forschungszentrum an der Türkei, UNAM
• Raum von metallurgischen Ingenieuren der Türkei, UCTEA CME

Internationale Konferenzen

• 2012 FRAU Spring Meeting
• TMS 2012-Jahresversammlung & Ausstellung
• 16. Internationale Metallurgie & Material-Kongress, IMMC2012
• 17. Internationales Symposium auf Bor, Borides und Related Material
• Internationale Keramik, Glas-, Porzellan-Email, Politur und Pigment, SERES
• Konferenz und Ausstellung auf der materiellen Wissenschaft und Technik

Siehe auch

• Sich verpacken lassender Atomfaktor
• Lebensmaterialien
• Biomaterial
• Bioplastic
• Kohlenstoff nanotube
• Keramische sich formende Techniken
• Keramische Technik
• Gallertartiger Kristall
• Zerlegbares Material
• Kristallographie
• Elektronkristallographie
• Elektronbeugung
• Forensische Technik
• Wichtige Material-Fachzeitschriften
• Wichtige Veröffentlichungen in der Material-Wissenschaft
• Flüssiger Kristall
• Liste von erscheinenden materiellen Wissenschaftstechnologien
• Liste von Veröffentlichungen in der Physik - Material-Physik
• Liste von russischen materiellen Wissenschaftlern
• Liste von wissenschaftlichen Zeitschriften - Material-Wissenschaft
• Liste der Software für nanostructures, der modelliert
• Liste von Oberflächenanalyse-Methoden
• Liste von Thermalanalyse-Methoden
• Metallurgie
• Mineralogie
• Molekulare Designsoftware
• Das molekulare Modellieren
• Nanomaterials
• Nanotechnologie
• Neutronkristallographie
• Neutronbeugung
• Phase-Gleichgewicht-Diagramm-Datenbank
• Polymer-Technik
• Das Löschen
• Sintering
• Sol-Gel
• Halbleiterchemie
• Zeitachse der Material-Technologie
• Durchsichtige Materialien
• Tribology
• Röntgenstrahl-Kristallographie
• Röntgenstrahl-Beugung

Bibliografie

Weiterführende Literatur

• Die Zeitachse der Material-Wissenschaft an Den Mineralen, den Metallen & der Material-Gesellschaft (TMS) - hat auf März 2007 Zugegriffen

Außenverbindungen

• Nanoscale zwischendisziplinarische Forschungsmannschaft
• CMR - stehen für die Material-Forschung im Mittelpunkt
• Material-Wissenschaft und Technik - Idaho nationales Laboratorium
• Verbreitung DAVON für die Promotion der Material-Wissenschaft (DoITPoMS)
• EURELNET Technologietransfer-Abteilung an der Universität Bordeaux
• SACHE (Material-E-Lernmittel) an der Universität Liverpools
• KERN-MATERIALIEN offene Bildungsmittel für die Material-Wissenschaft & Technik
• Material-Forschung CEIT Forschungsinstitut
• Und mechanische Produktionstechnikeigenschaften von Plastikteilen - INTEMA (Forschungsinstitut), Universidad Nacional de Mar del Plata - CONICET