شارك
الرئيسيةما هو علم المواد؟
هو علم يبحث في كيفية أداء المواد ولماذا تفشل في بعض الأحيان، من خلال فهم بنية المادة، من المقياس الذري إلى مقياس المليمتر، ويعدّ موضوعاً متعدد التخصصات، يشمل الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد، والتطبيقات الهندسية وعمليات التصنيع، ويدرس العلاقة بين تركيبة المواد وتطويرها وكيفية تصنيعها.
أهمية علم المواد
- تجمع علوم وهندسة المواد بين مبادئ الهندسة والفيزياء والكيمياء، لحل مشاكل العالم المرتبطة بتكنولوجيا النانو، والتكنولوجيا الحيوية وتكنولوجيا المعلومات، والطاقة والتصنيع والتخصصات الهندسية الرئيسية الأخرى، وتصميم وتصنيع وتطبيقات المعادن والسبائك والسيراميك والبوليمرات والمركبات والمواد الحيوية. ومن خلال دراسة المواد والعلاقات بين بنيتها وخصائصها وكيفية صنعها، يطور العلماء مواد جديدة ويبتكرون عمليات لتصنيعها،
- يبتكر علماء المواد طرقاً جديدة لدمج العناصر الكيميائية في مواد ذات خصائص وظيفية غير مسبوقة. وتعتمد الفروع الهندسية الأخرى بشكل كبير على علماء ومهندسي المواد المتقدمة المستخدمة في تصميم وتصنيع المنتجات، مثل السيارات الأكثر أماناً، والإلكترونيات الأصغر، وأجهزة استشعار الكشف عن التهديدات، وأجهزة الطاقة المتجددة وأفضل الأجهزة الطبية.
فروع علم المواد
يشمل علم المواد العديد من التخصصات الفرعية منها:
- تقنية النانو (Nanotechnology): هي عبارة عن علم وهندسة وتكنولوجيا، تُجرى بالمقياس النانوي، والذي يتراوح من 1 إلى 100 نانومتر، مثل المواد المهندسة جزيئياً، إذ تساعد تقنية النانو في تحسين العديد من قطاعات التكنولوجيا والصناعة إلى حدٍ كبير.
- علم البلورات (Crystallography): يدرس كيفية ملء الذرات في مساحة صلبة، والعيوب المرتبطة بالتركيبات البلورية، مثل حدود الحبيبات والاضطرابات، وتوصيف هذه الهياكل وعلاقتها بالخصائص الفيزيائية.
- توصيف المواد (Materials Characterization): يدرس الخصائص الرئيسية للمواد، مثل الانعراج بالأشعة السينية أو الإلكترونات أو النيوترونات، والأشكال المختلفة من التحليل الطيفي والتحليل الكيميائي، والتحليل الطيفي المشتت للطاقة، والتحليل الحراري، لفهم وتعريف خصائص المواد.
- علم المعادن (Metallurgy): يدرس المعادن وبنيتها المجهرية وطرق استخراجها ومعالجتها وسبكها.
- علم الاحتكاك (Tribology): يدرس تآكل المواد بسبب الاحتكاك وعوامل أخرى.
- علم السيراموجرافيا (Ceramography): يدرس الهياكل الدقيقة للمواد ذات درجة الحرارة العالية، بما في ذلك السيراميك الإنشائي مثل، كربيد السيليكون متعدد الكريستالات والسيراميك المقوى المتحول.
- علم الزجاج (Glass Science): يدرس أي مادة غير بلورية بما في ذلك الزجاج غير العضوي والمعادن الزجاجية والزجاج غير المؤكسد.
- المواد الحيوية (Biomaterials): المواد المشتقة من الأنظمة البيولوجية أو المستخدمة معها.
- المواد الإلكترونية والمغناطيسية (Electronic and Magnetic Materials): مثل أشباه الموصلات المستخدمة لإنشاء دوائر متكاملة ووسائط تخزين وأجهزة استشعار وأجهزة أخرى.
مواضيع ذات صلة: