Materiaalkunde
Materiaalkunde is een interdisciplinair natuurwetenschappelijk vakgebied, dat zich bezighoudt met het verband tussen samenstelling en structuur van materialen aan de ene kant, en hun eigenschappen aan de andere. In het verlengde daarvan behoort ook de ontwikkeling van nieuwe materialen, ten behoeve van bijvoorbeeld de ruimtevaart of voor kunstorganen, tot haar taken.
Opeenvolgende technologische tijdperken
De ontwikkeling van de mensheid is altijd direct verbonden geweest met de op enig moment beschikbare technische kennis. In de prehistorie ging het daarbij vooral om het bewerken van materialen tot gereedschap. Daarom worden eerdere menselijke beschavingen (steentijd, bronstijd, ijzertijd) aangeduid met de namen van de gereedschapsmaterialen die achtereenvolgens voor deze beschavingen bepalend waren. Met de toenemende kennis van de eigenschappen van een nieuw ontdekt materiaal breekt op een gegeven moment een nieuw technologisch tijdperk aan. In de twintigste eeuw was de productie van zonnecellen en andere geavanceerde elektronica niet mogelijk geweest zonder halfgeleidertechnologie.
Materiaalkunde als technologie en als technische wetenschap
Materiaalkunde onderscheidt zich ruwweg in een theoretisch en een praktisch deel (in het Engels respectievelijk: 'materials science' en 'materials engineering'). De theoretische tak, de materiaalwetenschap, onderzoekt de structuur van een bepaald materiaal en de eigenschappen die daaruit voortvloeien; de praktische tak, de materiaaltechnologie, past deze kennis vervolgens zodanig toe dat het bewerkte materiaal de gewenste eigenschappen krijgt. Naast structuur en eigenschappen van materialen, houdt materiaalkunde zich ook bezig met hun productie, en met het evalueren van hun prestaties op de werkplaats.
- Zie het artikel materiaal voor structuur en eigenschappen van materialen
Classificaties
Materialen
De klassieke materiaalkunde omvat de technologische en technisch-wetenschappelijke studie van de volgende vier hoofdgroepen van, op basis van hun structuur ingedeelde, materialen:
Deze vier materiaalklassen hebben ieder karakteristieke materiaaleigenschappen.
De voortschrijdende technologie heeft drie nieuwe hoofdgroepen van materialen opgeleverd:
- halfgeleiders en andere elektrotechnische materialen
- biomedische materialen
- slimme materialen of smart materials
Vakgebieden binnen de materiaalkunde
- metallurgie
- niet-destructief onderzoek
- destructief onderzoek
- lichtgewicht metalen
- kristallografie, waaronder
- bestudering van de effecten van onzuiverheden en dislocaties
- röntgendiffractie voor het identificeren van fasen (zie vastestofchemie)
- keramische materiaalkunde
- biomedische materiaalkunde
- vastestofchemie
- vastestoffysica, waaronder de bestudering van halfgeleiders en supergeleiding
- continuümmechanica
- nanotechnologie
- dunne lagen
De metallurgie en de studie van keramische materialen hebben reeds een lange geschiedenis, maar aangezien de basisprincipes en technieken van elk van deze gebieden gelijk zijn, wordt de materiaalkunde als een afzonderlijke discipline beschouwd.
De toegepaste materiaalkunde (materiaaltechnologie) richt zich vooral op:
- bewerkingsprocessen (gieten, walsen, lassen, ionen-implantatie, kristalvorming, dunne-laag-depositie, sinteren, glasblazen, ...)
- analytische technieken (elektronenmicroscopie, röntgendiffractie, calorimetrie, ...)
- materiaalontwikkeling
- kosten/baten-analyses voor de industriële productie van materialen.
Literatuur
- Materials Science and Engineering - Its evolution, practice and prospects, Kranzberg, Stanley Smith, Claassen and Chynoweth, 1975
Externe links
Materiaalkunde aan de Vlaamse en Nederlandse universiteiten:
- MSc Materials Science & Engineering - TU Delft
- The Zernike Institute for Advanced Materials - Rijksuniversiteit Groningen
- Departement Materiaalkunde - KU Leuven
- Vakgroep Metallurgie en materiaalkunde - UGent
 |
Zie de categorie Materials science van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp. |
| Geautoriseerde terminologie: overzicht bibliografische informatie |
|---|