Welcome to EverybodyWiki 😃 ! Nuvola apps kgpg.png Log in or ➕👤 create an account to improve, watchlist or create an article like a 🏭 company page or a 👨👩 bio (yours ?)...

Material scince

از EverybodyWiki Bios & Wiki
پرش به:ناوبری، جستجو
الماسی هشت وجهی که هفت صفحه کریستالوگرافی را که با میکروسکوپ الکترونی اسکن شده‌اند نشان می‌دهد.

در این میان رشته‌ای در زمینه علم موادنیز معمولاً نامیده می‌شوند و علم مواد مهندسی در طراحی و کشف مواد جدید به خصوص مواد جامد. فکری ریشه‌های علم مواد بنیادی از روشنگری، زمانی که محققان شروع به استفاده از تفکر تحلیلی از شیمیبا فیزیکو مهندسی به درک باستان پدیدار مشاهدات در متالورژی و کانی‌شناسی.خطای یادکرد: برچسب بازکنندهٔ <ref> بدشکل است یا نام بدی داردخطای یادکرد: برچسب بازکنندهٔ <ref> بدشکل است یا نام بدی دارد علم مواد هنوز هم عناصر شامل از فیزیک و شیمی و مهندسی. به این ترتیب زمینه بود در نظر گرفته شده توسط موسسات دانشگاهی به عنوان یک زیر رشته از این رشته‌های مرتبط. ابتدا در 1940s علم مواد شروع می‌شود بیشتر به‌طور گسترده‌ای به رسمیت شناخته شده به عنوان خاص و متمایز زمینه علم و مهندسی و رشته‌های فنی دانشگاه‌های سراسر جهان ایجاد شده اختصاص داده شده مدارس از مطالعه در هر دو علم یا مهندسی، مدارس، از این رو نامگذاری است.

علم مواد است که همتایی نظم و انضباط hybridizing متالورژی، سرامیک، حالت جامد، فیزیک و شیمی. این اولین مثال از یک رشته دانشگاهی در حال ظهور توسط همجوشی به جای شکافت.خطای یادکرد: برچسب بازکنندهٔ <ref> بدشکل است یا نام بدی دارد

بسیاری از مبرم‌ترین مشکلات علمی انسان در حال حاضر با آن مواجه هستند با توجه به محدودیت‌های مواد که در دسترس هستند و چگونه آنها استفاده می‌شود؛ بنابراین پیشرفت در علم مواد به احتمال زیاد به تحت تأثیر قرار، آینده فناوری به‌طور قابل توجهی.خطای یادکرد: برچسب بازکنندهٔ <ref> بدشکل است یا نام بدی داردخطای یادکرد: برچسب بازکنندهٔ <ref> بدشکل است یا نام بدی دارد

مواد دانشمندان بر درک چگونه تاریخ یک ماده (پردازش) تأثیرات ساختار آن و در نتیجه این مواد خواص و عملکرد. درک پردازش-ساختار-خواص روابط نامیده می‌شود § materials paradigmاست. این پارادایم است که استفاده می‌شود برای پیشبرد درک در انواع زمینه‌های تحقیقاتی از جمله فناوری نانوبا biomaterialsو متالورژی. علم مواد نیز بخش مهمی از پزشکی قانونی مهندسی و تجزیه و تحلیل شکست – بررسی مواد و محصولات سازه یا اجزای که شکست یا نه تابع به عنوان در نظر گرفته شده باعث صدمه شخصی یا صدمه به اموال. از جمله تحقیقات در حال کلید درک برای مثال علل مختلف حمل و نقل هوایی تصادفات و حوادثاست.

تاریخچه[ویرایش]

تیغه یا شمشیری از اواخر عصر برنزی

در بررسی تاریخچه انتخاب یک دوره خاص، اغلب یک نقطه برای شروع تعریف است. عباراتی مانند عصرسنگی، عصر برنزی، عصر آهن و عصر فولادی، اگر از نمونه‌های دلخواه ما باشند، تاریخی هستند. علم مواد اولیه از تولید سرامیک و متالورژی مشتقات آن که یکی از قدیمی‌ترین انواع مهندسی و علوم کاربردی است. علم مواد مدرن به‌طور مستقیم از متالورژی تکامل یافته‌است، که خود متالورژی از استخراج مواد معدنی و (احتمالا) سرامیک و حتی قبلتر از آن از استفاده آتش تکامل یافته‌است. یک پیشرفت عمده در درک مواد در اواخر قرن نوزدهم رخ داده‌است، زمانی که دانشمند آمریکایی Josiah Willard Gibbs نشان داد که خواص ترمودینامیکی مربوط به ساختار اتمی در مراحل مختلف مربوط به خواص فیزیکی یک ماده است. عناصر مهم علم مواد مدرن محصولی از مسابقه فضایی هستند: درک و طراحی آلیاژهای فلزی، و مواد سیلیکا و کربن، که در ساخت وسایل نقلیه فضایی استفاده می‌شود امکان کاوش فضا را دارند. علم مواد، توسعه فن آوری‌های انقلابی مانند مواد رزینی، پلاستیک‌ها، نیمه هادی‌ها و مواد بیولوژیکی را هدایت می‌کند.

پیش از دهه ۱۹۶۰ (و در بعضی موارد دهه‌ها پس از آن)، بسیاری از بخش‌های علم مواد، بخش‌هایی از متالورژی نامگذاری شده بودند، که منعکس کننده تأکید قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم بر فلزات بود. رشد علم مواد در ایالات متحده توسط بخشی از آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته سرعت بخشیده شد، که از اوایل دهه ۱۹۶۰ به منظور گسترش برنامه ملی تحقیقات و آموزش‌های پایه در علم مواد یک سری از آزمایشگاهای دانشگاه‌ها را تأمین مالی می‌کرد. از آن زمان به بعد علم مواد گسترش یافت به طوری که شامل هر طبقه‌بندی ای از مواد، از جمله سرامیک، پلیمر، نیمه هادی، مواد مغناطیسی، مواد ایمپلنت پزشکی، مواد بیولوژیکی و نانومواد را شامل می‌شود. مواد مدرن در ۳ گروه متمایز طبقه‌بندی می‌شوند: سرامیک، فلز و پلیمر. تغییر برجسته علم مواد در طول دو دهه اخیر استفاده کردن از روش‌های شبیه‌سازی کامپیوتر برای پیدا کردن ترکیبات جدید، پیش‌بینی خواص مختلف مواد است.

اصول[ویرایش]

الگوی مواد دریک شکل چهارضلعی نشان داده

جسمی به عنوان یک ماده تعریف می‌شود (اغلب جامد، اما فازهای فشرده دیگر نیز می‌تواند شامل آن باشد) که در نظر گرفته شده تا برای کاربردی خاص مورد استفاده قرار گیرد. موادهای بیشماری در اطراف ما وجود دارد - آنها می‌توانند در هر چیزی از ساختمان‌ها تا فضاپیماها پیدا شوند. مواد معمولاً به دو دسته تقسیم می‌شوند: کریستالی و غیر کریستالی. نمونه‌های غیر مدرن مواد عبارتند از فلزات، نیمه هادی‌ها، سرامیک‌ها و پلیمرها. مواد جدید و پیشرفته که در حال توسعه هستند عبارتند از نانومواد، مواد بیولوژیکی و …

اساس علم مواد شامل مطالعه ساختار مواد و پیدا کردن ارتباط آنها با خواصشان می‌شود. هنگامی که یک دانشمند علم مواد در مورد این ارتباط بین ساختار با خواص مواد را می‌دانند، می‌تواند به بررسی عملکرد نسبی یک ماده در کاربرد مربوط به خودش ادامه دهد. عوامل اصلی تعیین‌کننده ساختار یک ماده و همچنین خواص عناصر شیمیایی تشکیل دهنده آن و نحوه شکل‌گیری عناصر در شکل نهایی ماده است. این خصوصیات، همراه با یکدیگر و از طریق قوانین ترمودینامیک و سینتیک مربوطه، بر ریزساختار مواد و به این ترتیب خواص آن می‌پردازد.

ساختار[ویرایش]

همان‌طور که در بالا ذکر شد، ساختار یکی از مهمترین مولفه‌های علم مواد است. علم مواد ساختار مواد را در مقیاس اتمی بررسی می‌کند، تا تمام مقیاس‌های بزرگتر. دانشمندان علم مواد با توصیف صفات اختصاصی ساختار یک ماده را بررسی می‌کنند. این شامل روش‌هایی مانند انکسار اشعه ایکس، الکترون‌ها یا نوترون‌ها و انواع مختلف طیف‌سنجی و تجزیه و تحلیل شیمیایی مانند طیف‌سنجی رامان، طیف‌سنجی انرژی پراکنده (EDS)، کروماتوگرافی، تجزیه حرارتی، میکروسکوپ الکترونی و غیره است. ساختار در سطوح مختلف مورد مطالعه قرار گرفت، همان‌طور که در زیر شرح داده شده‌است.

ساختار اتمی[ویرایش]

ساختار اتم این موضوع به اتم‌های مواد و نحوه چیدمان آنها برای تولید مولکول‌ها، کریستال‌ها و غیره بستگی دارد. بسیاری از خواص الکتریکی، مغناطیسی و شیمیایی مواد از این نحوه چیدمان و ساختار به وجود می‌آیند. در اینجا طولها همگی در مقیاس آنگستروم (Å) هستند. نحوه ای که اتمها و مولکول‌ها با یکدیگر پیوند ایجاد کرده‌اند و مرتب شده‌اند، برای مطالعه خواص و رفتار هر ماده ای، اساسی و ضروری است.

نانوساختار[ویرایش]

ساختار نانو فولرن باکمنیستر

ساختار نانو با اشیاء و ساختارهایی که در محدوده ۱–۱۰۰ نانومتر قرار دارند، سروکار دارد. در بسیاری از مواد، اتم‌ها یا مولکول‌ها به هم متصل می‌شوند تا اشیاء را در مقیاس نانو تشکیل دهند که باعث بسیاری از ویژگی‌های جالب الکتریکی، مغناطیسی، نوری و مکانیکی می‌شود.

در توصیف ساختار نانو لازم است که بین ابعاد در مقیاس نانو فرق گذاشته شود. سطوح بافتی در مقیاس نانو دارای یک بعد در مقیاس نانو هستند، به عنوان مثال، تنها ضخامت سطح یک شی بین ۰٫۱ تا ۱۰۰ نانومتر است. نانولوله‌ها دارای دو بعد در مقیاس نانو هستند، یعنی قطر لوله بین ۰٫۱ تا ۱۰۰ نانومتر است اما طول آن می‌تواند بسیار بیشتر باشد. در نهایت، نانو ذرات کروی دارای سه بعد در مقیاس نانو هستند، یعنی ذرات در فاصله بین بعدها فضایی بین ۰٫۱ و ۱۰۰ نانومتر را در بر می‌گیرند. اصطلاح نانوذرات و ذرات بسیار ریز اغلب به صورت مترادف استفاده می‌شوند، اگرچه ذرات بسیار ریز می‌تواند به محدوده میکرومتر نیز برسد. اصطلاح «ساختار نانو» اغلب در هنگام اشاره به تکنولوژی مغناطیسی استفاده می‌شود. ساختار نانو در زیست‌شناسی اغلب فراصوت نامیده می‌شود.

موادی که اتمها و مولکولها، ذرات آنرا در مقیاس نانو تشکیل می‌دهند (به عنوان مثال آنها ساختار نانو را تشکیل می‌دهند) نانومواد نامیده می‌شوند. مواد نانو به علت ویژگی‌های منحصر به فردی که از خود نشان می‌دهند، بسیار زیاد در جامعه علم مواد مورد تحقیق و پژوهش قرار می‌گیرند.

ساختار میکرو[ویرایش]

ریزساختار آلیاژ از آهن و کربن

ریز ساختار (ساختار میکرو) به عنوان ساختار سطح آماده شده یا فویل نازکی از مواد تعریف شده‌است که توسط میکروسکوپی با بزرگنمایی بالای ۲۵ × نشان داده شده‌است؛ که با اشیایی در اندازه ۱۰۰ نانومتر تا چند سانتی‌متر سروکار دارد. میکروساختار یک ماده (که به‌طور گسترده‌ای می‌تواند به دسته‌های فلزی، پلیمری، سرامیکی و کامپوزیتی طبقه‌بندی شود) می‌تواند به شدت بر خواص فیزیکی نظیر مقاومت، انعطاف‌پذیری، سختی، مقاومت در برابر خوردگی، رفتار ئر درجه حرارت بالا / پایین، مقاومت در برابر سایش و غیره تأثیر بگذارد. اکثر مواد سنتی (مانند فلزات و سرامیک) جزو مواد با ساختار میکرو هستند.

ساخت یک کریستال کامل از یک ماده از لحاظ فیزیکی غیرممکن است. به عنوان مثال، هر ماده بلوری حاوی نقص‌هایی مانند رسوبات، مرزهای دانه (رابطه Hall-Petch)، جای خالی، اتم‌های بینابینی یا اتم‌های جایگزین است. ریز ساختار مواد نشان دهنده این نقایص بزرگ است، به طوری که آنها می‌توانند مورد مطالعه قرار بگیرند، با پیشرفت‌های قابل توجه در شبیه‌سازی، در نتیجه افزایش درک فزاینده ای از چگونگی استفاده از نقص‌ها برای افزایش خواص مواد می‌شود.

ماکرو ساختار[ویرایش]

ماکرو ساختار ظاهر مواد در مقیاس میلی‌متر به متر است -- این ساختار آن ساختاری از ماده است که با چشم غیرمسلح دیده‌است.

.خطای یادکرد: برچسب بازکنندهٔ <ref> بدشکل است یا نام بدی دارد

پیوند[ویرایش]

برای به دست آوردن درک کامل از ساختار مواد و چگونه آن را مربوط به خواص مواد دانشمند باید مطالعه‌های مختلف اتم یون‌ها و مولکول‌های مرتب شده و متصل به یکدیگر است. این شامل مطالعه و استفاده از کوانتوم شیمی یا فیزیک کوانتوم. حالت جامد فیزیکسه حالت جامد شیمی و شیمی فیزیک نیز درگیر در این مطالعه از پیوند و ساختار.

خواص[ویرایش]

نمایشگاه مواد خواص بی شمار از جمله موارد زیر است.

  • خواص مکانیکی دیدن مقاومت مصالح
  • خواص شیمیایی دیدن شیمی
  • خواص الکتریکی دیدن برق
  • خواص حرارتی دیدن ترمودینامیک
  • خواص نوری، دیدن اپتیک و فوتونیک
  • خواص مغناطیسی ببینید مغناطیس

سنتز و پردازش[ویرایش]

سنتز و پردازش شامل ایجاد یک ماده مورد نظر با میکرو-نانو ساختار. از نظر مهندسی مواد قابل استفاده در صنعت اگر بدون مقرون به صرفه روش تولید برای آن توسعه داده شده‌است. در نتیجه پردازش مواد حیاتی برای زمینه علم مواد.

مواد مختلف نیاز به پردازش‌های مختلف یا روش سنتز است. برای مثال پردازش فلزات در طول تاریخ شده‌است بسیار مهم و مورد مطالعه قرار گرفته‌است در زیر شاخه ای از علم مواد به نام های فیزیکی متالورژی. همچنین شیمیایی و فیزیکی مواد و روشها نیز استفاده می‌شود برای سنتز مواد دیگر از قبیل پلیمرهابا سرامیکهای فیلم‌های نازک، همان‌طور که از اوایل قرن ۲۱ روش‌های جدید در حال توسعه هستند به سنتز نانومواد مانند گرافناست.

یک فاز دیاگرام برای سیستم دودویی نمایش یک نقطه یوتکتیک.
CNTSEM.JPG
NautilusCutawayLogarithmicSpiral.jpg

خطای یادکرد: برچسب بازکنندهٔ <ref> بدشکل است یا نام بدی داردخطای یادکرد: برچسب بازکنندهٔ <ref> بدشکل است یا نام بدی دارد
Si3N4bearings.jpg
Cfaser haarrp.jpg
Polypropylene.svg
Expanded polystyrene foam dunnage.jpg
طناب سیم ساخته شده از فولاد آلیاژی.

این مطالعه از آلیاژهای فلزی است که بخش قابل توجهی از علم مواد است. از تمام آلیاژهای فلزی در استفاده از امروز، آلیاژهای آهن (فولادهای ضد زنگزدن آهنبا ابزار فولادهای آلیاژی) را تشکیل می‌دهند بزرگترین جمعیت هر دو مقدار و ارزش تجاری. آهن آلیاژهای مختلف با نسبت کربن به پایین متوسط و بالا کربن فولاداست. آهن-کربن آلیاژ تنها در نظر گرفته جراحی اگر کربن در سطح بین ۰٫۰۱٪ ۲٫۰۰٪. برای فولادهای این سختی و استحکام کششی فولاد مربوط به مقدار کربن در حال حاضر با افزایش کربن سطوح نیز منجر به کاهش انعطاف‌پذیری و چقرمگی. عملیات حرارتی فرآیندهای مانند عملیات حرارتی و معتدل می‌تواند به‌طور قابل توجهی تغییر این خواص، چدن تعریف شده‌است به عنوان یک آهن–کربن آلیاژ با بیش از ۲٫۰۰ درصد اما کمتر از ۶٫۶۷٪ کربن است. فولاد ضدزنگ تعریف شده‌است به عنوان یک به‌طور منظم آلیاژ فولاد با بیشتر از ۱۰ درصد وزن آلیاژسازی محتوای کروم. نیکل و مولیبدن به‌طور معمول نیز در فولادهای زنگ نزن.

مهم دیگر آلیاژهای فلزی هستند که از آلومینیومبا تیتانیومبا مس و منیزیماست. آلیاژهای مس شناخته شده برای یک مدت زمان طولانی (از زمان عصر برنز) در حالی که آلیاژهای سه تن دیگر از فلزات شده‌است به تازگی توسعه یافته‌است. با توجه به این ماده شیمیایی واکنش از این فلزات آبکاری استخراج فرآیندهای مورد نیاز تنها نسبتاً به تازگی توسعه داده‌است. این آلیاژهای آلومینیوم، تیتانیوم و منیزیم نیز شناخته شده و ارزش خود را بالا قدرت به وزن نسبت و در مورد منیزیم و توانایی خود را برای ارائه محافظ الکترومغناطیسی. این مواد هستند ایده‌آل برای موقعیت‌های که در آن استحکام به وزن، نسبت‌های مهم‌تر از عمده هزینه از جمله در صنعت هوافضا و خاص خودرو مهندسی نرم‌افزار است.

نیمه هادی‌ها[ویرایش]

مطالعه نیمه هادی‌ها بخش قابل توجهی از علم مواد است. یک نیمه هادی است که ماده ای است که دارای یک مقاومت بین یک فلز و عایق. آن خواص الکترونیکی می‌تواند تا حد زیادی تغییر داده از طریق عمداً معرفی ناخالصی یا دوپینگ. از این نیمه هادی مواد چیزهایی مانند دیودهای ترانزیستوربا دیودهای نور (Led) و آنالوگ و دیجیتال مدارهای الکتریکی ساخته می‌شود ساخت آنها مواد مورد علاقه در صنعت. دستگاه‌های نیمه هادی را جایگزین thermionic دستگاه (لوله خلاء) در اکثر برنامه‌های کاربردی. دستگاه‌های نیمه هادی ساخته می‌شوند هر دو به عنوان تنها دستگاه‌های گسسته و مدارات مجتمع (ICs) که تشکیل شده از تعدادی—از چند نفر—از دستگاه‌های تولید شده و به هم پیوسته در یک‌نیمه هادی بستر.خطای یادکرد: برچسب بازکنندهٔ <ref> بدشکل است یا نام بدی دارد

ک

جستارهای وابسته[ویرایش]

"Strides in Materials, but No Invisibility Cloak". The New York Times. 8 November 2010. Archived from the original on 1 July 2017. Retrieved 21 April 2011.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.

منابع[ویرایش]

نقل قول[ویرایش]

"Strides in Materials, but No Invisibility Cloak". The New York Times. 8 November 2010. Archived from the original on 1 July 2017. Retrieved 21 April 2011.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.

کتابشناسی[ویرایش]

  • Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Materials: engineering, science, processing and design (1st ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.
  • Askeland, Donald R.; Pradeep P. Phulé (2005). The Science & Engineering of Materials (5th ed.). Thomson-Engineering. ISBN 978-0-534-55396-8.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.
  • Callister, Jr., William D. (2000). Materials Science and Engineering – An Introduction (5th ed.). John Wiley and Sons. ISBN 978-0-471-32013-5.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.
  • Eberhart, Mark (2003). Why Things Break: Understanding the World by the Way It Comes Apart. Harmony. ISBN 978-1-4000-4760-4.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.
  • Gaskell, David R. (1995). Introduction to the Thermodynamics of Materials (4th ed.). Taylor and Francis Publishing. ISBN 978-1-56032-992-3.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.
  • González-Viñas, W. & Mancini, H.L. (2004). An Introduction to Materials Science. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-07097-1.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.
  • Gordon, James Edward (1984). The New Science of Strong Materials or Why You Don't Fall Through the Floor (eissue ed.). Princeton University Press. ISBN 978-0-691-02380-9.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.
  • Mathews, F.L. & Rawlings, R.D. (1999). Composite Materials: Engineering and Science. Boca Raton: CRC Press. ISBN 978-0-8493-0621-1.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.
  • Lewis, P.R.; Reynolds, K. & Gagg, C. (2003). Forensic Materials Engineering: Case Studies. Boca Raton: CRC Press.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.
  • Wachtman, John B. (1996). Mechanical Properties of Ceramics. New York: Wiley-Interscience, John Wiley & Son's. ISBN 978-0-471-13316-2.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.
  • Walker, P., ed. (1993). Chambers Dictionary of Materials Science and Technology. Chambers Publishing. ISBN 978-0-550-13249-9.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.


This article "Material scince" is from Wikipedia. The list of its authors can be seen in its historical and/or the page Edithistory:Material scince. Articles copied from Draft Namespace on Wikipedia could be seen on the Draft Namespace of Wikipedia and not main one.

Cookies help us deliver our services. By using our services, you agree to our use of cookies.