مهندسی و علم مواد

مهندسی و علم مواد
رشته تحصیلی : مهندسی

فرمت فایل : doc

تعداد صفحات : 18

حجم فایل (به کیلوبایت) : 15

فرمت دانلود : رار/ زیپ

مبلغ : 2500 تومان

خرید و دانلود

مهندسی و علم مواد 

مقدمه

منشأ تاریخی انقلاب علم مواد

علم مواد و مهندسی نوین

علم میان رشته‌ای

اهمیت فرآوری و سنتز مواد

سنتز

تعریف مواد پیشرفته

فلزات پیشرفته

سرامیكهای پیشرفته

پلیمرهای پیشرفته

كامپوزیتهای پیشرفته

در دو دهة‌ گذشته، جهان شاهد پیدایش تقریباً همزمان سه فنآوری عمده بوده است. این سه فنآوری از جهت تقسیم بین‌المللی كار، سرمایه‌گذاری خارجی، امكانات تحقیق و توسعه، اتحاد راهبردی بین‌شركتها، الگوهای داد و ستد منطقه‌ای و فرامنطقه‌ای و اشغال پیامدهای گسترده‌ای دارند. در حال حاضر دربارة‌ فنآوری اطلاعات و فنآوری زیستی بسیار گفت و گو می‌شود، اما انقلابی كه به طور همزمان در رشتة‌ مواد صورت گرفته، كمتر شناخته شده است. با ورود به قرن بیست‌و یكم، مواد جدید و پیشرفته خواه ناخواه به عناصر قطعی و تعیین كننده‌ای در رقابت بین‌شركتها و صنایع كشورها در بازار جهانی تبدیل شده‌اند. از این مواد، اكنون برای حل مسائل حاد در زمینه‌های انرژی، حمل و نقل، محیط زیست و پزشكی كمك گرفته می‌شود. اكنون تقریباً همگان پذیرفته اند كه ادامة‌ توسعة‌ صنایع پیشرو، نظیر كامپیوتر و ارتباطات، هوا- فضا، حمل و نقل زمینی، تحقیقات در ژرفای اقانوسها، بسته‌بندی و ساختمان تقریباً به طور كامل در گرو راه‌حلهایی است كه ضمن ارائة‌ عملكردهای فنی مورد نظر، از نظر محیط زیست نیز مطلوب باشد. به نظر می‌رسد كه این راه حلها فقط از طریق پیشرفتهای مهندسی و علم مواد امكان‌پذیر باشد. در این مقاله، به طور خلاصه به مهم ترین تحولات مهندسی وعلم مواد و تأثیر حضور مواد پیشرفته بر فنآوری‌های جدید اشاره شده است مقدمه:

در حال حاضر، دانشمندان، پژوهشگران و مهندسان علم مواد به آن پایه از شناخت مبانی مواد پیشرفته دست یافته اند كه قادرند زیر ساختارهای اتمی و مولكولی ماده، روشهای فرآوری و ساخت مواد جدید و خواص و كاربردهای نهایی آنها را به دلخواه خود كنترل كنند. این بدان معنی است كه به جز اصلاح ویژگیهای مواد سنتی موجود و بهبود عملكرد‌های آنها، می‌توان مواد جدیدی خلق كرد كه با ارائة‌ خواص متفاوت و نوظهور بتوانند پاسخگوی شرایط كاری جدید و دشوار باشند.برای نیل به این هدف، پژوهشگران می‌توانند كار را از مجموعة‌ ویژگیهای مورد نظر شروع كنند و مسیر معكوسی را تا طراحی و ساخت ماده مناسب دنبال كنند. در عین‌حال این امكان نیز وجود دارد كه براساس شناخت بنیادین ویژگیهای ماده در مقیاس اتمی و بلوری، مواد كاملاً جدید باخصوصیات و كاربردهای بالفوه نامحدود ساخته شود.این شناخت روز افزون، حوزه‌های جدیدی از تحقیق و نوآوری را ایجاد كرده است كه به نوبة خود موجب پیشرفتهای حیرت‌آور در زمینه‌های پزشكی، داروسازی، كشاورزی، معدن، مهندسی ژنتیك، انرژی و محیط زیست شده است.

 

 

منشأ تاریخی انقلاب علم مواد

آگاهی و دانشی كه در نتیجة ‌فیزیك كوانتوم در سالهای اولیة‌ قرن بیستم به دست آ‚د، تا حد زیادی شناخت دانشمندان را از ارتباط بین ساختار وخواص مواد افزایش داد. در دهه های بعد، از تلفیق آگاهیهای علمی و تكنیكهای جدید، روشهای مؤثرتری برای تجزیه، سنتز و فرآوری مواد فراهم آمد و بدین‌ترتیب مواد، پیشرفته وارد رشته های مختلف علم و فنآوری از جمله انرژی هسته‌ای، الكترونیك و هوا- فضا شد.

در حال حاضر، دانشمندان، پژوهشگران و مهندسان علم مواد به آن پایه از شناخت مبانی مواد پیشرفته دست یافته اند كه قادرند زیر ساختارهای اتمی و مولكووووولی ماده، روشهای فرآوری و ساخت مواد جدید و خواص و كاربرد‌های نهایی آنها را به دلخواه خود كنترل كنند.

در دهه‌های پایانی قرن بیستم، امكان بهره‌گیری كامل‌تر ازدانش‌كوانتوم حاصل شد. از آغاز دهة‌1980 ساخت ابزارهای قدرتمند جدید مانند میكروسكوپ الكترونی روبشی تونلری ( Scanning Tunneling Electron Microscope     )  به پژوهشگران این امكان را داده است كه دید عمیق‌تری نسبت به ساختار الكترونی و اتمی و مولكولی ماده پیدا كنند. بعلاوه، افزایش ظرفیت و قدرت رایانه‌ها و استفاده از ابر رایانه‌های ( Super Computers ) دارای سرعتهای پردازش فوق‌العاده‌ زیاد، این امكان را فراهم آورده است كه برای رفتارهای فیزیكی، شیمیایی و مكانیكی مواد ساده و كامپیوزیت، الگوها و مدلهای ریاضی طراحی كنند. پژوهشگران رشتة مواد با تلفیق ابزارهای رایانه‌ای پیشرفته، الگوهای ریاضی و روشهای تجربی توانسته‌اند ویژگی‌های كمی  ریز‌ساختار مواد را تعیین، ساختار آن را پس از فرآوری تعریف و رابطة آن را با خواص نهایی به دست آمده بیان كنند. برای بسط توصیف رفتار مواد در سطح الكترونها و اتمها، از ادغام قوانین كوانتوم و روشهای آماری استفاده می‌شود و از نتایج حاصل، برای طراحی و ساخت مواد بهره‌برداری می گردد. اما همة‌ اینها هنوز در مراحل ابتدایی هستند و به نظر می‌رسد كه تا بلوغ كامل این علم راهی طولانی در پیش باشد.