Materiaalitieteessä

Materiaalitieteessä tarkastellaan aineiden ominaisuuksia, rakennetta ja prosesseja, joiden avulla voidaan suunnitella ja valmistaa uusia materiaaleja sekä parantaa olemassa olevia. Tämä monitieteinen ala yhdistää fysiikkaa, kemiaa, mekaniikkaa ja insinööritieteitä, ja se kattaa laajan kirjon aineita, kuten metallit, keraamit, polymeerit, komposiitit ja elektroniset materiaalit. Tutkimuksessa käytetään sekä kokeellisia että teoreettisia menetelmiä; mikroskooppisia tarkastuksia, spektroskopiaa, laskennallista mallintamista ja materialesidonnaista simulointia.

Yksi keskeinen tavoitteista on ymmärtää materiaaleja atomitasolta makrotasolle, jotta voidaan hallita niiden mekaanisia, sähköisiä, optisia ja lämpötilaan liittyviä ominaisuuksia. Metallurgiassa keskitytään metallien ja seosten rakenteeseen, lämpökäsittelyihin ja korroosionhallintaan. Keraaminen materiaalitiede kehittää keraamisia kerrostumia, ksantteja ja tulenkestäviä materiaaleja. Polymeeritutkimus keskittyy monimutkaisiin orgaanisiin kateauksiin, muovien kierrätykseen ja biomateriaalien kehitykseen. Komposiittitieteessä pyritään yhdistämään eri materiaalien parhaat ominaisuudet kevyiksi, kestäviksi rakenteiksi.

Materiaalitieteen sovelluksia on lähes kaikilla teollisuudenaloilla: ilmailu- ja avaruusteollisuus, auto- ja energia-alat, lääketiede sekä elektroniikka. Kestävän kehityksen periaatteet ohjaavat nykyisiä tutkimusohjelmia, joissa pyritään vähentämään ympäristövaikutuksia, parantamaan energiatehokkuutta ja edistämään kiertotaloutta. Tulevaisuudessa materiaalitieteessä odotetaan merkittäviä läpimurtoja, kuten kvanttimateriaalien ja älykkäiden, itsekorjaavien rakenteiden kehittämistä.