materiaalientutkimuksen

Materiaalientutkimus on monitieteinen ala, joka tutkii aineiden rakennetta, ominaisuuksia ja käyttäytymistä sekä näiden tietojen perusteella kehitettyjä materiaaleja. Tutkimuksen tavoitteena on ymmärtää, miten rakenteelliset ja kemialliset piirteet vaikuttavat suorituskykyyn, kuten lujuuteen, kestävyyteen sekä lämmön- ja sähkönjohtuvuuteen. Alaan kuuluvat metallimateriaalit, polymeerit, keraamit, komposiitit sekä uusien toiminnallisten materiaalien kehittäminen sovelluksiin kuten elektroniikka, energia, rakennusteollisuus ja biolääketiede.

Keskeisiä teemoja ovat rakennetta ja ominaisuuksia koskevat suhteet, materiaalin syntetisointi ja valmistus sekä suorituskyvyn säilyminen vaihtelevissa ympäristöissä ja ajan kuluessa. Tutkimusmenetelmät jakautuvat kokeellisiin ja laskennallisiin: kokeellisesti hyödynnetään esimerkiksi röntgensäteiden diffraktiota (XRD), elektronimikroskopiaa (TEM, SEM) sekä spektroskopian ja mikroskopian tekniikoita; laskennallisesti käytetään atomistista ja molekulaarista simulaatiota sekä rakennesimu­laatioita. Tietojärjestelmät ja materiaalien informaatikka sekä tekoäly ja koneoppiminen nopeuttavat uusien materiaalien löytämistä ja ominaisuuksien optimoimista datalähtöisesti.

Sovellusalueet heijastavat yhteiskunnan tarpeita: elektroniikka ja energiateknologiat, kestävät rakennus- ja tuotantoprosessit sekä biolääketiede ja ympäristötekniikat. Ala on vahvasti koulutus- ja tutkimusyhteisöjen yhteistyön tulos, jossa yliopistot, tutkimuslaitokset ja teollisuus tekevät yhteistyötä uusien materiaalien turvallisen, ympäristöystävällisen ja taloudellisesti kannattavan kehittämisen edistämiseksi.