scienza dei materiali

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July 3, 2022

La scienza dei materiali è il campo scientifico responsabile dello studio della relazione tra la struttura e le proprietà dei materiali. Allo stesso tempo, va notato che l'ingegneria dei materiali si basa su questo, sulle relazioni proprietà-struttura-elaborazione-operazione, e progetta o progetta una possibile struttura del materiale, per ottenere un insieme predeterminato di proprietà. La scienza dei materiali è, quindi, un campo multidisciplinare che studia le conoscenze fondamentali sulle proprietà fisiche macroscopiche dei materiali e le applica in vari settori della scienza e dell'ingegneria, assicurando che possano essere utilizzate in opere, macchine e strumenti vari, o convertite in prodotti necessario o richiesto dalla società. Comprende elementi di chimica e fisica, nonché scienze chimiche, meccaniche, civili ed elettriche o mediche, industriali, biologiche e ambientali. Con l'attenzione dei media concentrata su nanoscienze e nanotecnologie negli ultimi anni, la scienza dei materiali è stata promossa in molte università. Nonostante gli spettacolari progressi nella conoscenza e nello sviluppo dei materiali degli ultimi anni, la sfida tecnologica permanente richiede materiali sempre più sofisticati e specializzati.

Storia

Storicamente, lo sviluppo e l'evoluzione delle società sono stati strettamente legati alla capacità dei loro membri di produrre e modellare i materiali necessari per soddisfare i loro bisogni. I preistorici hanno ritenuto utile classificare le prime civiltà in base ai materiali utilizzati: età della pietra, età del rame, età del bronzo o età del ferro. Quest'ultima sequenza sembra universale in tutti i settori, poiché l'uso del ferro richiede una tecnologia più complessa di quella associata alla produzione del bronzo, che a sua volta richiede una tecnica maggiore rispetto all'uso della pietra. Le prime civiltà avevano una disponibilità di materiali diversi molto inferiore rispetto alle civiltà più tecniche. Inizialmente erano disponibili solo materiali naturali o seminaturali come pietre, legno, argilla, pelli, ecc. I metalli non preziosi si trovano raramente in natura ma sono in forme minerali ed è richiesto un processo di separazione del metallo puro dal minerale corrispondente. Nel tempo, in varie zone del pianeta, si sono sviluppate tecniche per produrre materiali con nuove proprietà superiori a quelle naturali (principalmente leghe). Gli scienziati sono giunti solo di recente a comprendere la relazione tra gli elementi strutturali dei materiali e le loro proprietà. Questa conoscenza, acquisita negli ultimi 200 anni circa, ha consentito loro, in misura elevata, di modificare o adattare le caratteristiche dei materiali. Forse uno degli scienziati più importanti in questo campo è stato Willard Gibbs, che ha dimostrato la relazione tra le proprietà di un materiale e la sua microstruttura. Decine di migliaia di materiali diversi con caratteristiche molto speciali sono stati sviluppati per soddisfare le esigenze della nostra società moderna e complessa, si tratta di metalli, plastica, vetro e fibre. Una delle grandi rivoluzioni di questa scienza è stata la scoperta delle diverse fasi termiche dei metalli e, soprattutto, dell'acciaio. Attualmente i progressi elettronici più sofisticati si basano su componenti chiamati materiali semiconduttori. La storia dell'umanità è stata strettamente legata al tipo di materiali che ogni società ha sviluppato. Ecco perché in questo senso sono note diverse fasi storiche, senza necessariamente una data precisa, o addirittura avvenute in tempi diversi nelle diverse società umane. l'età di