Materialutvikling

Materialutvikling er en tverrfaglig prosess der nye materialer eller forbedrede materialer designes, syntetiseres og vurderes for spesifikke applikasjoner. Hovedmålet er å oppnå egenskaper som høy styrke, lav vekt, god slitestyrke, korrosjonsbestandighet, varme- eller kjemisk stabilitet, og samtidig god bearbeidbarhet og produksjonsøkonomi.

Omfanget dekker metaller, polymerer, kompositter, keramikk og biomedisinske materialer samt avanserte nanomaterialer. Arbeidet kombinerer materialkunnskap, mekanikk, kjemi, termodynamikk, prosessteknologi og design.

Prosessen følger vanligvis et strukturert rammeverk: behovsanalyse og kravspesifikasjoner, konseptutvikling og materialvalg, prøvedesign og prototyping, og deretter karakterisering og mekanisk testing, samt optimalisering og skalaoppbygging til produksjon. Livsløp- og miljøvurdering vurderes ofte parallelt for bærekraft.

Verktøy og teknikker inkluderer laboratorieanalyse, mikrostrukturundersøkelser, mekaniske tester og datastøttet modellering. Computational materials science og materials informatics brukes til å forutsi ytelse og forkorte utviklingssykluser. Til slutt kan prosessen omfatte overflatebehandling og materialbearbeiding som smiing, støping, ekstrudering eller additiv produksjon.

Vanlige applikasjoner finnes innen bil og luftfart, bygg, elektronikk, energi og biomedisin. Utfordringer inkluderer å balansere ytelse, kostnader, prosessbarhet og regulatoriske krav, samt miljøhensyn og resirkulerbarhet.