Материаловедение - краткая история науки
Что это за наука
Материаловедение – название междисциплинарной области науки и техники, занимающейся изучением физических, химических и механических свойств различных тел для практического применения.
Материаловедение – это научная дисциплина, занимающаяся изучением и использованием конкретных свойств твердых тел, жидкостей и газов, устанавливая взаимосвязь между химическим составом, структурой материала и технологическими процессами, которым подвержено тело, и его свойствами. Особое значение для развития этой области имеет изучение физики твердого тела, позволяющее объяснить многие законы строения материи.
Польза для человечества
Каждый день по всему миру открывают и синтезируют несколько десятков новых материалов. Некоторые из них вносят фундаментальный вклад в развитие новых технологий. Другие используются, чтобы облегчить жизнь:
- Новые легкие строительные, жаропрочные материалы и высокоэффективные магниты повышают эффективность транспортных средств, турбин и двигателей.
- Инновационные электродные материалы увеличивают срок службы и емкость аккумуляторов.
- Создание мощных «смартфонов» или компьютеров стало возможным только благодаря сверхчистым полупроводниковым материалам.
- Оптимизация магнитных свойств для производства более мощных и легких электродвигателей.
История развития дисциплины
История «материаловедения» как науки составляет 200 лет, несмотря на то, что материалы существовали еще до появления человека, а древние люди каменные породы, и сплав металлов для своих целей. Только с наступлением 18 века ученые начали оформлять результаты собственных исследований и имеющиеся данные, накопленные поколениями, в научные труды.
Основные достижения человечества в науке «материаловедение»
- Первые образцы керамики были найдены в Китае и имеют возраст 21000 лет.
- 5000 лет до н.э. жители Малой Азии положили начало освоению металлов. Они нашли способ добывать медь из малахита и лазурита.
- 4000 лет до н. э. древние римляне нашли способ укрепления оснований зданий. Ими был создан первый бетон.
- 3500 до н. э. древние египтяне открыли секрет плавки железа для изготовления инструментов и орудий.
- 2200 лет до н. э. в Иране изготовили первое стекло, есть предположение, что оно было получено случайно при изготовлении керамических изделий.
- 300 лет до н. э. В Индии изготовляли так называемую «дамасскую» сталь. Точный секрет производства неизвестен до сих пор. Предполагается, что плавление металла производили в керамических сосудах, предварительно закопанных в землю.
- 1755 год – изобретение Джоном Смитом современного бетона на цементной основе.
- 1763 год – Ломоносов опубликовал свой самый значимый труд «Первые основания металлургии, или рудных дел». Книга подробно рассказывает о видах минералов и металлов, их свойствах, места добычи.
- 1775 год англичанин Григнон обнаружил в затвердевшем, после плавления, железе столбчатую структуру кристаллов.
- Конец 17 века ознаменовался изготовлением оптического микроскопа, началось исследование микроструктуры материалов.
- 1864 год – создание стали с низким процентом в составе углерода (низкоуглеродистой)
- 1864 год – Периодическая система Д.И. Менделеева.
- 1906 год – высокопрочный сплав дюралюминий создал немецкий ученый, соединив алюминий с медью.
- 1912 год – ученые Мауэр, Штраус, Бренли создали 2 вида нержавеющей стали: хромоникелевую и ферритную.
- 2004 год – русские физики Новоселов и Гейм создали сверхпрочный материал графен.