مواد مهندسی: 👷‍♂️ ماهیت، انواع و هر آنچه باید درباره آن بدانید!!!

مواد-مهندسی-آهن-معدن

 آنچه که در این مقاله قصد بررسی آن را داریم، مروری جامع بر حوزه مواد مهندسی می‌باشد. به طور کلی، عناصر و مواد مختلف، ساده یا مرکب، که برای ساخت یک شی ضروری هستند، مواد نامیده می‌شوند. با توجه به اینکه، مواد می‌توانند ماهیت متنوعی داشته باشند، بنابراین خواص و ویژگی‌های ذاتی آن‌ها از جنبه‌های مختلف فیزیکی، شیمی، هدایت الکتریکی یا ساختار، می‌تواند بسیار متفاوت باشد. لازم به ذکر است که مطالعه ماهیت مواد مهندسی برای حوزه متالورژی، فیزیک و شیمی و همچنین زمینه های مجاور آنها مانند معماری و ساخت و ساز بسیار مورد توجه است.

از جمله خواص بارز مواد مهندسی عبارتند از: سختی، شکنندگی، انعطاف پذیری، نفوذ ناپذیری، شفافیت و هدایت حرارتی و غیره.  لازم به ذکر است که مواد را می‌توان به مجموعه‌ای کم و بیش ناهمگن تبدیل و گروه بندی کرد. به همین دلیل، این اصطلاح اساسا برای هر مجموعه‌ای به کار می رود: مواد آموزشی (خط کش، دفترچه یادداشت، مداد و غیره)، مواد آزمایشگاهی (پیپت، دستکش و غیره) یا مصالح ساختمانی (سیمان، تیرآهن و غیره). با این حال، علوم ویژه‌ای تحت عنوان، “علوم مواد” و “مواد مهندسی” وجود دارد که موضوع مطالعه آنها،  اساسا همه مواد قابل استفاده در حوزه صنعتی می‌باشد.

 

آنچه در ادامه خواهید خواند :

ماهیت-مواد-مهندسی-اهن-معدن

ماهیت مواد مهندسی :

شایان ذکر است که یک ماده، را تنها در صورتی می‌توان در طبقه مواد مهندسی گروه بندی نمود که از سه شرط اساسی زیر به صورت همزمان برخوردار باشند.

به عنوان مثال، پوست یک حیوان تا وقتی که زنده است را نمی‌توان یک ماده مهندسی به شمار آورد. با این حال پس از مرگ حیوان، پوست آن در زمره مواد مهندسی جای می‌گیرد. به عبارتی، یکی از مهمترین مشخصه‌های مواد مهندسی، ثابت بودن است و تا مادامی که حیوان زنده است، پوست دچار تغییر می‌شود!: به عنوان مثال، پوست یک حیوان تا وقتی که زنده است را نمی‌توان یک ماده مهندسی به شمار آورد. با این حال پس از مرگ حیوان، پوست آن در زمره مواد مهندسی جای می‌گیرد. به عبارتی، یکی از مهمترین مشخصه‌های مواد مهندسی، ثابت بودن است و تا مادامی که حیوان زنده است، پوست دچار تغییر می‌شود!

بر  اساس این اصل، گازها و مایعات را نمی‌توان در حوزه مواد مهندسی جای داد.

انواع مواد مهندسی :

در ادامه، به چند نمونه از رایج‌ترین انواع مواد مهندسی پرداخته می‌شود:

فلزات :

به طور کلی، تمام فلزات را می توان در سه گروه فلزات آهنی، غیر آهنی و آلیاژها طبقه بندی کرد.گروه فلزات آهنی عمدتا از آهن تشکیل شده‌اند. این گروه، همچنین ممکن است حاوی مقادیر کمی از فلزات دیگر یا سایر عناصری مانند کربن، منگنز، نیکل، کروم، سیلیکون، تیتانیوم، تنگستن و غیره باشند. گروه دیگر، فلزات غیرآهنی هستند که مهم‌ترین مشخصه آن‌ها این است که حاوی آهن نمی‌باشند. رایج ترین فلزات خالص عبارتند از: آلومینیوم، مس، سرب، روی، قلع، نقره و طلا.  آلیاژها نیز، فلزهای جدیدی هستند که از ترکیب دو یا چند فلز و گاهی چندین عنصر با یکدیگر به وجود می‌آیند.

سرامیک‌ها :

مواد سرامیکی به تمام آن دسته از جامدات غیرآلی غیر فلزی گفته می‌شود که مهمترین مشخصه آن‌ها، داشتن مخلوطی از پیوندهای یونی و کووالانسی می‌باشد. شایان ذکر است که ظاهر مواد سرامیکی، متنوع است و به شکل  بافت‌های رسی، شفاف، شیشه‌ای، رنگارنگ و غیره مشاهده می‌شود.

پلیمرها :

پلیمرها یا پلاستیک ها پس از فرآیندی به نام پلیمریزاسیون تولید می شوند و شامل پیوندهای کووالانسی هزاران مولکول آلی کوچک به نام مونومر یا مرس می‌باشند. یک پلیمر به این صورت است که گویی بسیاری از سکه‌ها را که از مرکز سوراخ شده‌اند با یک نخ به هم وصل کرده‌ایم، در نهایت یک زنجیره سکه به دست می آوریم که در آن، سکه ها مونومر و زنجیره سکه‌ها پلیمر هستند.

کامپوزیت‌ها:

در علم و مهندسی مواد، مواد کامپوزیتی موادی هستند که از دو یا چند جزء با خواص فیزیکی یا شیمیایی کاملا متفاوت تشکیل شده‌اند و در ترکیب با هم ماده‌ای با خواص متفاوت نسبت به هر جزء جداگانه، تشکیل می‌دهند.

نیمه‌ هادی‌ها :

برخلاف مواد عایق و همچنین رساناها، مواد نیمه هادی رفتار دوگانه‌ای دارند: این موادف بسته به میدان الکتریکی حاوی آنها یا مکانی که هستند، می توانند رسانا یا عایق باشند.

مواد-مهندسی-فلزات-آهن-معدن

طبقه بندی مواد مهندسی در یک گروه فرعی :

البته مواد دیگری نیز در این پنج گروه قرار دارند که از اهداف کاربردی یکسانی برخوردار بوده و به همین دلیل در یک گروه فرعی دیگر، گروه بندی می‌شوند:

بیومواد :

قدمت استفاده از مواد زیستی به صدها سال قبل که مردم از مواد چوبی استفاده می کردند، باز می‌گردد. اما اکنون این رشته بسیار پیشرفته تر شده است. با این فناوری، می توان واکسن ها، داروها یا پروتئین های جدیدی ایجاد کرد. بیومواد در بسیاری از زمینه‌های پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. احتمالا هر کسی در مقطعی از زندگی خود از برخی مواد زیستی استفاده کرده است.

مواد مغناطیسی :

مواد مغناطیسی موادی هستند که به طور طبیعی دارای خواص جذاب یا دافعه بر مواد دیگر هستند. به عنوان مثال: آهن، نیکل، کبالت، فریت.

مواد هوشمند :

مواد هوشمند دارای خواصی هستند که به تغییرات محیطی خود واکنش نشان می دهند. این بدان معنی است که یکی از خواص آن می تواند در اثر یک شرایط خارجی مانند دما، نور، فشار یا الکتریسیته تغییر کند. این تغییر برگشت پذیر است و می تواند چندین بار تکرار شود.

جهت کسب اطلاعات بیشتر در این حوزه و شناخت انواع مواد مهندسی، می‌توانید با کارشناسان آهن معدن تماس حاصل فرمایید.

طبقه-بندی-مواد-مهندسی-آهن-معدن

کارکرد مهندسین حوزه مواد :

مهندسان مواد ، متخصصانی هستند که مسئول طراحی، پردازش، ایجاد و آزمایش مواد برای تولید طیف وسیعی از محصولات هستند. برخی مسئول ایجاد مواد برای دستگاه های الکترونیکی مانند تراشه‌های کامپیوتری هستند، برخی دیگر در زمینه هوانوردی، به عنوان مثال در طراحی مواد برای بال‌های هواپیما و برخی دیگر موادی را برای دستگاه های زیست پزشکی، مانند ضربان ساز، یا پروتز تولید می‌‌کنند.

برای انجام این کار، آنها خواص و ساختار موادی مانند فلزات، سرامیک، پلاستیک، ترکیبات، نانوذرات، مولکول‌ها و سایر مواد را مطالعه می‌کنند. و از آنجایی که در خواص آن متخصص هستند، در انتخاب مناسب ترین مواد برای ساخت یک محصول خاص نیز نقش دارند.

یک متخصص در این زمینه، معمولا وظایف زیر را انجام می دهد:

ahanmadan
ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.