Malzeme Bilimi Nedir? Üniversite Kursları, İş, Maaşlar

Malzeme bilimi, istenen belirli özelliklere sahip yeni malzemelerin yaratılmasını ve üretilmesini içeren çok disiplinli bir STEM alanıdır. Malzeme bilimi mühendislik ve doğa bilimleri arasındaki sınırda bulunur ve bu nedenle alan genellikle her iki terimle de etiketlenir: "malzeme bilimi ve mühendisliği".

Yeni malzemelerin geliştirilmesi ve test edilmesi kimya, fizik, biyoloji, matematik, makine mühendisliği ve elektrik mühendisliği gibi çok sayıda alandan yararlanmaktadır.

Önemli Çıkarımlar: Malzeme Bilimi

Cep telefonu ekranınızın camı, güneş enerjisi üretmek için kullanılan yarı iletkenler, şok emici Bir futbol kaskının plastikleri ve bisiklet çerçevenizdeki metal alaşımları tüm malzemelerin ürünleridir Bilim insanları. Bilim adamları, yeni malzemeler oluşturmak için kimyasal reaksiyonları tasarlayıp kontrol ettikleri için spektrumun bilim sonunda çalışırlar. Diğerleri, belirli malzemeler için test ettikleri için alanın uygulamalı bilim ve mühendislik tarafında daha çok çalışırlar. uygulamalar, yeni malzemeler üretmek için yöntemler geliştirmek ve malzemelerin özelliklerini gerekli spesifikasyonlarla eşleştirmek bir ürün için.

Alan çok geniş olduğu için, kolejler ve üniversiteler alanı birkaç alt alana ayırırlar.

Seramik ve cam mühendisliği tartışmasız en eski bilim alanlarından biridir, çünkü ilk seramik kaplar yaklaşık 12.000 yıl önce yaratılmıştır. Sofra takımları, tuvaletler, lavabolar ve pencereler gibi günlük nesneler hala alanın bir parçası olsa da, son yıllarda birçok yüksek teknoloji uygulaması ortaya çıktı. Corning'in neredeyse tüm dokunmatik ekranlar için kullanılan yüksek mukavemetli, dayanıklı cam olan Gorilla Glass'ı geliştirmesi birçok teknolojik alanda devrim yarattı. Silikon karbür ve bor karbür gibi yüksek mukavemetli seramiklerin çok sayıda endüstriyel ve askeri kullanımı vardır ve refrakter malzemeler, nükleer reaktörlerden termal korumaya kadar yüksek sıcaklıkların olduğu her yerde kullanılır uzay aracı. Tıbbi cephede, seramiklerin dayanıklılığı ve mukavemeti, onları birçok eklem replasmanının merkezi bir bileşeni haline getirmiştir.

Polimer bilim adamları öncelikle plastik ve elastomerlerle çalışırlar - uzun zincirli moleküllerden oluşan nispeten hafif ve sıklıkla esnek malzemeler. Plastik içme şişelerinden araba lastiklerine, kurşun geçirmez Kevlar yeleklerine kadar polimerler dünyamızda önemli bir rol oynamaktadır. Polimer okuyan öğrenciler organik kimyada güçlü becerilere ihtiyaç duyacaktır. İşyerinde bilim adamları, belirli bir uygulama için gerekli mukavemet, esneklik, sertlik, termal özellikler ve hatta optik özelliklere sahip plastikler oluşturmak için çalışırlar. Alandaki bazı mevcut zorluklar, çevrede parçalanacak plastiklerin geliştirilmesi ve hayat kurtarıcı tıbbi prosedürlerde kullanılmak üzere özel plastiklerin oluşturulmasıdır.

Metalurji biliminin uzun bir geçmişi vardır. Bakır, insanlar tarafından 10.000 yıldan fazla bir süredir kullanılmaktadır ve çok daha güçlü demir 3.000 yıldan fazla bir zaman öncesine dayanmaktadır. Gerçekten de, metalurjideki ilerlemeler, silah ve zırh kullanımları sayesinde medeniyetlerin yükselişine ve düşüşüne bağlanabilir. Metalurji ordu için hala önemli bir alan olmakla birlikte otomobil, bilgisayar, havacılık ve inşaat sektörlerinde de önemli bir role sahiptir. Metalurjistler genellikle belirli bir uygulama için gereken mukavemet, dayanıklılık ve termal özelliklere sahip metaller ve metal alaşımları geliştirmek için çalışırlar.

Elektronik malzemeler, en geniş anlamda, elektronik cihazlar oluşturmak için kullanılan malzemelerdir. Malzeme biliminin bu alt alanı iletkenler, izolatörler ve yarı iletkenlerin çalışmasını içerebilir. Bilgisayar ve iletişim alanları büyük ölçüde elektronik malzemelerdeki uzmanlara dayanmaktadır ve uzmanlara olan talep öngörülebilir gelecek için güçlü kalacaktır. Her zaman daha küçük, daha hızlı, daha güvenilir elektronik cihazlar ve iletişim sistemleri arayacağız. Güneş gibi yenilenebilir enerji kaynakları da elektronik malzemelere bağlıdır ve bu cephede verimlilikte ilerlemeler için hala önemli yer bulunmaktadır.

Biyomalzemeler alanı onlarca yıldır var, ancak yirmi birinci yüzyılda kalktı. "Biyomateryal" adı biraz yanıltıcı olabilir, çünkü kıkırdak veya kemik gibi biyolojik materyalleri ifade etmez. Bunun yerine, canlı sistemlerle etkileşime giren materyalleri ifade eder. Biyomalzemeler plastik, seramik, cam, metal veya kompozit olabilir, ancak tıbbi tedavi veya tanı ile ilgili bazı işlevler görürler. Yapay kalp kapakçıkları, kontakt lensler ve yapay eklemler, insan vücudu ile birlikte çalışmalarına izin veren spesifik özelliklere sahip olacak şekilde tasarlanmış biyomalzemelerden yapılmıştır. Yapay dokular, sinirler ve organlar günümüzde ortaya çıkan araştırma alanlarından bazılarıdır.

Malzeme bilimi ve mühendisliği alanında uzmanlaşıyorsanız, büyük olasılıkla matematik eğitimi almanız gerekir. diferansiyel denklemler ve lisans derecesi için çekirdek müfredat muhtemelen sınıfları içerecektir içinde fizik, Biyoloji, ve kimya. Diğer kurslar daha uzmanlaşacaktır ve aşağıdakiler gibi konuları içerebilir:

• Malzemelerin Mekanik Davranışı
• Malzeme İşleme
• Malzemelerin Termodinamiği
• Kristalografi ve Yapı
• Malzemelerin Elektronik Özellikleri
• Malzeme Karakterizasyonu
• Kompozit Malzemeler
• Biyomedikal Malzemeler
• Polimerler

Genel olarak, malzeme bilimi müfredatınızda çok sayıda kimya ve fizik bekleyebilirsiniz. Plastik, seramik veya metal gibi bir uzmanlığa karar verirken seçebileceğiniz birçok seçmeli dersiniz olacak.

Malzeme bilimi ve mühendisliği ile ilgileniyorsanız, kapsamlı üniversitelerde ve teknolojik enstitülerde en iyi programları bulabileceksiniz. liberal sanat kolejleri mühendislikte güçlü programlara, özellikle de önemli laboratuvar altyapısı gerektiren malzeme bilimi gibi disiplinlerarası bir alana sahip olma eğilimi göstermez. Malzeme biliminde güçlü programlar Amerika Birleşik Devletleri'ndeki aşağıdaki okullarda bulunabilir:

• Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü (Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü)
• Carnegie Mellon Üniversitesi
• Cornell Üniversitesi
• Gürcistan Teknoloji Enstitüsü (Georgia Tech)
• Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MİT)
• kuzeybatı Üniversitesi
• Stanford Üniversitesi
• California Üniversitesi, Berkeley
• Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign'da
• Michigan Üniversitesi Ann Arbor'da

Bu okulların hepsinin son derece seçici olduğunu unutmayın. Aslında, MIT, Caltech, Kuzeybatı ve Stanford, ülkedeki en seçici kolejlerve Cornell çok geride değil.

Neredeyse tüm mühendislik mezunları teknolojik dünyamızda iyi iş beklentilerine sahiptir ve malzeme bilimi ve mühendisliği bir istisna değildir. Potansiyel kazançlarınız, elbette, takip ettiğiniz iş türüne bağlı olacaktır. Malzeme bilimcileri özel, devlet veya eğitim sektörlerinde çalışabilirler. Payscale.com malzeme biliminde lisans derecesi olan bir çalışan için ortalama maaşın, kariyerin başında 67.900 $ ve orta kariyer tarafından 106.300 $ olduğunu belirtir.