materaalien

Materiaalien käsite kattaa erilaiset aineet ja yhdistelmät, joita käytetään rakennettaessa, valmistettaessa tai suunniteltaessa tuotteita. Materiaalien ominaisuudet riippuvat niiden koostumuksesta, rakenteesta ja käsittelystä. Näitä ominaisuuksia tutkitaan materiaalitieteessä ja -tekniikassa sekä käytännön suunnittelussa.

Materiaaleja voidaan luokitella ensin koostumuksen mukaan: metallit, polymeerit, keraamit, sekä näistä muodostuvat komposiitit, biomateriaalit ja nanomateriaalit. Lisäluokitus voi nojata käyttötarkoitukseen. Tärkeimpiä ominaisuuksia ovat mekaaniset, termiset, sähköiset ja optiset ominaisuudet sekä kemiallinen kestävyys ja korroosionkesto. Ominaisuudet määräytyvät rakenteen tasoilla sekä käsittelystä johtuvista muutoksista.

Käsittely ja valmistus vaikuttavat ratkaisevasti materiaalien käytettävyyteen. Yleisiä menetelmiä ovat valaminen, muotoilu ja koneistus, sekä liittyminen ja pintakäsittelyt. Lisätty valmistus (3D-tulostus) mahdollistaa monimutkaisten rakenteiden suunnittelun. Materiaalien valinnassa tulee huomioida toiminnallisuus, suorituskyky, kustannukset, valmistettavuus sekä ympäristövaikutukset.

Materiaalit palvelevat rakennuksia, liikennettä, elektroniikkaa ja terveydenhuoltoa sekä muita teollisuudenaloja. Tutkimus painottuu keventämiseen, kestävyyteen ja kiertotalouteen sekä uusien materiaalien, kuten kevyiden metalliseosten ja komposiittiratkaisujen kehittämiseen. Nanomateriaalit ja metamateriaalit sekä uusiutuvat ja kierrätettävät ratkaisut yleistyvät.