materiaalitietettä

Materiaalitiede on monitieteinen ala, joka tutkii materiaalien rakennetta, koostumusta ja valmistusmenetelmien vaikutuksia niiden ominaisuuksiin sekä suorituskykyyn erilaisissa käyttökohteissa. Se kattaa laajan valikoiman materiaaleja, kuten metalleja, polymeerejä, keraameja, komposiitteja, puolijohteita ja biomateriaaleja.

Keskeisiä teemoja ovat prosessi-rakenne-ominaisuus-suorituskyky -suhde sekä materiaalien mikroskooppinen ja atomistinen rakenne, vikojen luonne ja diffuusio sekä lämpötilan ja kuormituksen vaikutukset. Tutkimus ulottuu atomitasolta kokonaismekaniikkaan ja suunnitteluun, jossa materiaaleille etsitään tarkoituksenmukaisia ominaisuuksia ja kestävyyttä.

Menetelmät yhdistävät kokeelliset ja laskennalliset lähestymistavat. Laboratoriossa hyödynnetään mikroskopiaa, spektroskopiaa, mekaanisia testausmenetelmiä sekä vikojen ja kestävyyden analyysiä. Tietokoneavusteista aineistomallintamista sekä atomistisista simuloinneista (esim. tiheysfunktio- ja moniskaalamallinnus) käytetään materiaalien suunnittelussa ja optimoinnissa.

Sovellukset ovat laaja-alaisia: auto- ja ilmailuteollisuus, energia ja sähkötekniikka, elektroniikka, biomedisiini, rakennusala sekä pakkaus- ja kestävän kehityksen ratkaisut. Koulutus- ja tutkimusympäristöt keskittyvät yliopistoihin, joissa tarjotaan kandidaatin, diplomi- ja tohtoritasoja sekä erikoisohjelmia materiaalitieteessä.

Historiaa leimaa kehitys metallurgiasta ja keraamien perinteistä kohti nykyaikaista laskennallista ja monialayhteistyöhön perustuvaa materiaalitutkimusta sekä materiaalien genomia, jonka tavoitteena on nopeampi ja kestävämpi materiaalien kehittäminen.