Materials science and engineering

Materials science and engineering

Materials science, also commonly known as materials engineering, is an interdisciplinary field applying the properties of matter to various areas of science and engineering.

Материаловедении, также широко известный как конструкционных материалов, является междисциплинарной областью применения свойств материи в различных областях науки и техники.

This relatively new scientific field investigates the relationship between the structure of materials at atomic or molecular scales and their macroscopic properties. Это относительно новое научное направление исследует взаимосвязь между структурой материалов на атомных или молекулярных весов и их макроскопических свойств.

Materials engineers deal with the science and technology of producing materials that have properties and shapes suitable for practical use. Инженеры Материалы дело с наукой и технологией изготовления материалов, которые имеют свойства и формы пригодны для практического использования.

Activities of these engineers range from primary materials production, including recycling, through the design and development of new materials to the reliable and economical manufacturing for the final product. Деятельность этих инженеров варьируются от первичного производства материалов, в том числе переработки, путем разработки и разработки новых материалов для надежного и экономичного производства для конечного продукта.

Such activities are found commonly in industries such as aerospace, transportation, electronics, energy conversion, and biomedical systems. Такие мероприятия встречаются обычно в таких отраслях, как аэрокосмическая, транспорт, электроника, преобразование энергии, и медико-биологических систем.

The future will bring ever-increasing challenges and opportunities for new materials and better processing. Будущее принесет постоянно растущие вызовы и возможности для новых материалов и лучшей обработки.

Materials are evolving faster today than at any time in history. Материалы развиваются быстрее, чем в любое другое время в истории.

Quality products result from improved processing and more emphasis will be placed on reclaiming and recycling. Качество продукции является результатом улучшенной обработки и больший акцент будет сделан на рекультивации и утилизации.

For these many reasons, most surveys name the materials field as one of the careers with excellent future opportunities. По этим многим причинам, большинство обследований назвать полевых материалов в качестве одного из карьеры с отличным будущим возможностям.

Besides new physics emerge because of the diverse new material properties which need to be explained.

Помимо новой физики возникают из-за различных новых свойств материалов, которые должны быть объяснены.

Solid materials have been conveniently grouped into three basic classifications: metals, ceramics, and polymers. Твердые материалы были удобно сгруппированы в три основных классификации: металлы, керамика и полимеры.

This scheme is based primarily on chemical makeup and atomic structure, and most materials fall into one distinct grouping or another, although there are some intermediates. Эта схема основана в первую очередь на химический состав и атомной структуры, и большинство материалов, попадают в одну отчетливой или другой группировки, хотя есть некоторые промежуточные продукты.

In addition, there are three other groups of important engineering materials—composites, semiconductors, and biomaterials. Кроме того, существуют три другие группы важных конструкционных материалов-композитов, полупроводников и биоматериалов.

Composites consist of combinations of two or more different materials, whereas semiconductors are utilized because of their unusual electrical characteristics; biomaterials are implanted into the human body. Композиты состоят из комбинации из двух или более различных материалов, в то время как полупроводники используются из-за их необычных электрических характеристик; биоматериалы имплантируют в организм человека.

Metallic materials are normally combinations of metallic elements. Металлические материалы, как правило, комбинации металлических элементов.

They have large numbers of non-localized electrons; that is, these electrons are not bound to particular atoms. Они имеют большое число нелокализованных электронов; То есть, эти электроны не связаны с определенными атомами.

Many properties of metals are directly attributable to these electrons. Многие свойства металлов непосредственно связаны с этими электронами.

Metals are extremely good conductors of electricity and heat and are not transparent to visible light; a polished metal surface has a lustrous appearance. Металлы являются чрезвычайно хорошими проводниками электричества и тепла и не являются прозрачными для видимого света; полированная поверхность металла имеет блестящий внешний вид.

Furthermore, metals are quite strong, yet deformable, which accounts for their extensive use in structural applications.Кроме того, металлы достаточно сильны, но деформируемый, на долю которого приходится их широкого использования в структурных приложениях.

Ceramics are compounds between metallic and nonmetallic elements; they are most frequently oxides, nitrides, and carbides. Керамика представляют собой соединения между металлическими и неметаллическими элементами; они наиболее часто оксиды, нитриды и карбиды.

The wide range of materials that falls within this classification includes ceramics that are composed of clay minerals, cement, and glass. Широкий спектр материалов, попадающая в этой классификации включает в себя керамику, которые состоят из глинистых минералов, цемента и стекла.

These materials are typically insulative to the passage of electricity and heat, and are more resistant to high temperatures and harsh environments than metals and polymers. Эти материалы, как правило, изоляционный к прохождению электрической и тепловой энергии, а также более устойчивы к воздействию высоких температур и агрессивных средах, чем металлов и полимеров.

With regard to mechanical behavior, ceramics are hard but very brittle. Что касается механического поведения, керамика трудно, но очень хрупкие.

Polymers include the familiar plastic and rubber materials. Полимеры включают знакомые пластиковые и резиновые материалы.

Many of them are organic compounds that are chemically based on carbon, hydrogen, and other nonmetallic elements; furthermore, they have very large molecular structures. Многие из них представляют собой органические соединения, которые являются химически на основе углерода, водорода и других неметаллических элементов; Кроме того, они имеют очень большие молекулярные структуры.

These materials typically have low densities and may be extremely flexible. Эти материалы, как правило, имеют низкую плотность и могут быть чрезвычайно гибким.

A number of composite materials have been engineered that consist of more than one material type. Fiberglass is a familiar example, in which glass fibers are embedded within a polymeric material. Ряд композиционных материалов были разработаны, которые состоят из более чем одного типа материала. Стекловолокно Известным примером, в котором стекловолокно встроены в полимерный материал.

A composite is designed to display a combination of the best characteristics of each of the component materials. Составной предназначен для отображения комбинации наилучших характеристик каждого из составных материалов.

Fiberglass acquires strength from the glass and flexibility from the polymer. Стекловолокно приобретает силу из стекла и гибкости от полимера.

Many of the recent material developments have involved composite materials. Многие из последних разработок материалов привлекли композитных материалов.

Semiconductors have electrical properties that are intermediate between the electrical conductors and insulators. Полупроводники обладают электрическими свойствами, которые являются промежуточными между электрическими проводниками и изоляторами.

Furthermore, the electrical characteristics of these materials are extremely sensitive to the presence of minute concentrations of impurity atoms which biological systems. Кроме того, электрические характеристики этих материалов являются чрезвычайно чувствительны к наличию минутных концентраций примесных атомов биологических систем.

As a science, biomaterials is about fifty years old. Как наука, биоматериалы составляет около пятидесяти лет.

Biomaterials science encompasses elements of medicine, biology, chemistry, tissue engineering and materials science. Биоматериалов наука включает в себя элементы медицины, биологии, химии, тканевой инженерии и материаловедения.

Biomaterials can be derived either from nature or synthesized in the laboratory using a variety of chemical approaches utilizing metallic components, polymers, ceramics or composite materials. Биоматериалы могут быть получены либо из природных источников или синтезированы в лаборатории с использованием различных химических подходов с использованием металлических компонентов, полимеров, керамики или композитных материалов.

They are often used and/or adapted for a medical application, and thus comprise whole or part of a living structure or biomedical device which performs, augments, or replaces a natural function. Они часто используются и / или адаптированы для медицинского применения, и, таким образом, включают в себя весь или часть живой структуры или биомедицинского устройства, обеспечивающего перемещение, дополняющая, или замещает естественную функцию.

These materials must not produce toxic substances and must be compatible with body tissues (i.e., must not cause adverse biological reactions). Эти материалы не должны образовывать токсичные вещества, и должны быть совместимы с тканями организма (т.е., не должна вызывать отрицательных биологические реакции).