材料科学

材料科学英语:),涉及物质的性质及其在各个科学工程学领域的集成应用,是一个研究材料的制备或加工工艺、材料的微观结构与材料宏观性能三者之间的相互关系的跨领域学科。涉及的理论包括固体物理学材料化学应用物理应用化学,以及化学工程机械工程电机工程电子工程土木工程建筑工程。与机械结合则衍生出机械材料,与电子结合则衍生出电子材料,与土木建筑结合则衍生出结构材料,与生物学结合则衍生出生物材料等等。随着近年来媒体将注意力大量集中在纳米科学上,材料科学在科学与工程学领域越来越广为人知。它也是鉴识科学破坏分析中的一个重要组成部分,以后者为例,它是分析各种飞航意外的关键。今日许多科技上的问题受限于材料能够容许的极限,也因此,在此领域的突破在未来科技具有指针性的影响。材料科学有着广泛的应用前景。

航天飞机外壳是多种材料工程的产物,可以承受回返大气层时1,500度的高温。

简史

在各时代上材料的选择往往决定了该时代的发展,像是石器时代青铜器时代铁器时代工业革命就是明显的例子。材料科学是最古老的应用科学及工程学之一,起初被引导来自陶瓷的加工和冶金学的延伸。现代材料科学演进来自于冶金学。在十九世纪晚期一位美国科学家约西亚·吉布斯发现材料在不同相态之间的热力学性质,使得在理解材料性质上有重大性的突破。材料科学与其他领域的合作发展革命性科技,像是塑料半导体生物材料

在1960年代前,许多材料科学系都被称为矿冶系。1960后当时美国高等研究计划署(Advanced Research Projects Agency),现为国防高等研究计划署(Defense Advanced Research Projects Agency),为了材料科学的基础研究以及训练的国家计划(“to expand the national program of basic research and training in the materials science”)在1960年代创立一系列大学实验室,创建了材料科学。此领域包含陶瓷聚合物半导体磁性材料生物材料纳米材料

材料科学理论

  • 物理冶金学
  • 晶体学
  • 固体物理学
  • 材料化学(固体化学)
  • 材料应用力学
  • 材料静力学
  • 材料动力学
  • 材料力学
  • 材料热流学
  • 材料热力学
  • 材料流体力学
  • 材料计算科学

材料的分类

  • 基本材料分类[1]
  • 按化学状态分类
  • 按物理性质分类
  • 按状态分类
    • 单晶材料
    • 多晶质材料
    • 非晶态材料
    • 准晶态材料
  • 按物理效应分类
    • 铁电材料
    • 压电材料
    • 热电材料
    • 光电材料
    • 电光材料
    • 磁光材料
    • 声光材料
    • 电磁材料
    • 雷射材料
  • 按用途分类
    • 土木材料
    • 建筑材料
    • 结构材料
    • 研磨材料
    • 耐火材料
    • 耐酸材料
    • 水工材料配管材料
    • 机械材料
    • 电机材料电工材料配线材料
    • 电子材料
    • 光学材料
    • 感光材料
    • 包装材料
  • 按组成分类

材料工程技术

材料的应用

  • 结构材料
  • 信息材料
    • 保存材料
    • 半导体材料
  • 机械材料
  • 电机材料
  • 电子材料
  • 航行材料
  • 航空材料
  • 航海材料
  • 土木材料
  • 建筑材料
  • 能源材料
  • 生物材料
  • 环境材料
  • 储能材料和含能材料

参见

参考文献

  1. U.S. Department of Energy, Pacific Northwest National Laboratory, Materials Science and Technology Teachers Handbook, vol 2, pp.19-20, 2008
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