لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل: Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه :18
بخشی از متن مقاله
مقدمه:
در حال حاضر، دانشمندان، پژوهشگران و مهندسان علم مواد به آن پایه از شناخت مبانی مواد پیشرفته دست یافته اند که قادرند زیر ساختارهای اتمی و مولکولی ماده، روشهای فرآوری و ساخت مواد جدید و خواص و کاربردهای نهایی آنها را به دلخواه خود کنترل کنند. این بدان معنی است که به جز اصلاح ویژگیهای مواد سنتی موجود و بهبود عملکرد‌های آنها، می‌توان مواد جدیدی خلق کرد که با ارائة خواص متفاوت و نوظهور بتوانند پاسخگوی شرایط کاری جدید و دشوار باشند.برای نیل به این هدف، پژوهشگران می‌توانند کار را از مجموعة ویژگیهای مورد نظر شروع کنند و مسیر معکوسی را تا طراحی و ساخت ماده مناسب دنبال کنند. در عین‌حال این امکان نیز وجود دارد که براساس شناخت بنیادین ویژگیهای ماده در مقیاس اتمی و بلوری، مواد کاملاً جدید باخصوصیات و کاربردهای بالفوه نامحدود ساخته شود.این شناخت روز افزون، حوزه‌های جدیدی از تحقیق و نوآوری را ایجاد کرده است که به نوبة خود موجب پیشرفتهای حیرت‌آور در زمینه‌های پزشکی، داروسازی، کشاورزی، معدن، مهندسی ژنتیک، انرژی و محیط زیست شده است.
منشأ تاریخی انقلاب علم مواد
آگاهی و دانشی که در نتیجة فیزیک کوانتوم در سالهای اولیة قرن بیستم به دست آ‚د، تا حد زیادی شناخت دانشمندان را از ارتباط بین ساختار وخواص مواد افزایش داد. در دهه های بعد، از تلفیق آگاهیهای علمی و تکنیکهای جدید، روشهای مؤثرتری برای تجزیه، سنتز و فرآوری مواد فراهم آمد و بدین‌ترتیب مواد، پیشرفته وارد رشته های مختلف علم و فنآوری از جمله انرژی هسته‌ای، الکترونیک و هوا- فضا شد.
در حال حاضر، دانشمندان، پژوهشگران و مهندسان علم مواد به آن پایه از شناخت مبانی مواد پیشرفته دست یافته اند که قادرند زیر ساختارهای اتمی و مولکووووولی ماده، روشهای فرآوری و ساخت مواد جدید و خواص و کاربردهای نهایی آنها را به دلخواه خود کنترل کنند.
در دهه‌های پایانی قرن بیستم، امکان بهره‌گیری کامل‌تر ازدانش‌کوانتوم حاصل شد. از آغاز دهة1980 ساخت ابزارهای قدرتمند جدید مانند میکروسکوپ الکترونی روبشی تونلری (Scanning Tunneling Electron Microscope) به پژوهشگران این امکان را داده است که دید عمیق‌تری نسبت به ساختار الکترونی و اتمی و مولکولی ماده پیدا کنند. بعلاوه، افزایش ظرفیت و قدرت رایانه‌ها و استفاده از ابر رایانه‌های ( Super Computers ) دارای سرعتهای پردازش فوق‌العاده زیاد، این امکان را فراهم آورده است که برای رفتارهای فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی مواد ساده و کامپیوزیت، الگوها و مدلهای ریاضی طراحی کنند. پژوهشگران رشتة مواد با تلفیق ابزارهای رایانه‌ای پیشرفته، الگوهای ریاضی و روشهای تجربی توانسته‌اند ویژگیهای کمی ریز‌ساختار مواد را تعیین، ساختار آن را پس از فرآوری تعریف و رابطة آن را با خواص نهایی به دست آمده بیان کنند. برای بسط توصیف رفتار مواد در سطح الکترونها و اتمها، از ادغام قوانین کوانتوم و روشهای آماری استفاده می‌شود و از نتایج حاصل، برای طراحی و ساخت مواد بهره‌برداری می گردد. اما همة اینها هنوز در مراحل ابتدایی هستند و به نظر می‌رسد که تا بلوغ کامل این علم راهی طولانی در پیش باشد.
علم مواد و مهندسی نوین
علم مواد، رشته‌ای است که سعی دارد به کمک تحقیقات آزمایشگاهی، مهندسی عملی و تجربة تولید صنعتی، نگرشی جامع از ماده به دست دهد. ریشه‌های این علم در فیزیک مادة‌گال، شیمی حالت جامد و شیمی ترکیبات است. مسئله اصلی، درک برهم کنشها و روابط بین ساختار، خواص و کاربرد مواد مودر نظر و نیز تعیین مناسب ترین روشهای سنتز و فرآوری آنهاست. این نگرش، درمورد همه یابخشی از مواد، هم مفید است و هم اجتناب ناپذیر، بنابراین، نگرش جدید، روشهای تجربی، صنعتی قدیمی را روز به روز بیشتر منسوخ می‌سازد و جایگزین آنها می‌شود.
اصلاح مواد موجود و ایجاد مواد جدید باتکیه بر روشها و ابزارهای مهندسی و علم مواد انجام می شود که خود بر علوم محض و شالودة جامعی از روابط تجربی و نیمه‌تجربی تکیه دارد. باتوجه به تأثیر و نفوذ مهندسی و علم مواد، می توان گفت که مواد موجود روز به روز بیشتر به ً مواد جدید ً تبدیل می‌شوند. در چند دهة گذشته تتحقیقات بنیادی و کاربردی در علم مواد، تواناییهای بسیاری برای شناسایی و ساخت مواد ایجاد کرد که تا قبل ازآن غیر قابل تصور بود. این توانایی رشد یابنده و روز افزون برای شناخت و کنترل ساختار و خواص ماده، درکانون انقلاب مواد جا دارد. بهبودهای چشمگیری که در خواص و فنآوری ساخت سرامیکهای پیشرفته، پلیمرهای سنتزی، فلزات بهبود یافته و کامپیوزیت این مواد حاصل آمده از نتایج این انقلاب است. گرچه دهه‌های 1960 و 1970 شاهد معرفی مواد جدید و مهمی بود که به نوعی می شد آنها را ً پیشرفته ً تلقی کرد، اما از دهة 1980 به بعد بودکه در شیوة توسعة مواد و بهره گیری از آنها تغییرات گسترده و تعیین کننده رخ داد.
علم میان رشته‌ای
ضرورت بررسی جنبه‌های گوناگون ساختار و روشهای فرآوری مواد، باعث ادغام رشته‌ها و شاخه‌های تخصصی مختلف و برهم کنش آنها شده است. اکنون علم مواد بک علم میان رشته‌ای است که زمینه‌هایی چون فیزیک
حالت جامد، شیمی، متالوژی، سرامیک، کامپیوزیت، ریاضی، کامپیوتر و … را در بر می‌گیرد. در واقع دیگر کشیدن مرزهای غیر‌قابل انعطاف بین این رشته‌ها نه ممکن است نه صحیح. گرایش علم‌نوین مواد به بررسی اجزای اصلی تشکیل دهندة همة مواد- صرف‌نظر از منشأ آنها- باعث شده است که به همة رشته‌ها به طور همزمان توجه شود . نیروی محرکه عظمی به علم شمی داده است. کشفهای جدید در فیزیک و بیولوژی، رشته‌های مربوط به شیمی را گسترش داده‌اند. درحال حاضر، کامپیوترها به کمک بیوتکنولوژی آمده‌اندتا با ایجاد ً بیوانفورماتیک ً چهرة پژوهش در عرصه های داروسازی و فناوری زیستی را دگرگون کنند.
متن کامل را می توانید بعد از پرداخت آنلاین ، آنی دانلود نمائید، چون فقط تکه هایی از متن به صورت نمونه در این صفحه درج شده است.
دانلود فایل
دانلود مقاله کامل درباره مهندسی و علم مواد