Materiaalitekniikka

Materiaalitekniikka (materiaalioppi) on tekniikan haara, joka sisältää materiaalien valmistuksen ja kehittämisen, sekä niiden ominaisuuksien tutkimisen ja optimaalisen hyödyntämisen. Lähtökohtana on atomi- ja molekyylitason ominaisuudet ja niistä seuraavat makroskooppiset ominaisuudet. Materiaalitekniikka on soveltavan fysiikan, kemian ja koneenrakennuksen välimaastossa.

Opiskelu

Materiaalitekniikka voi opiskella Suomessa useassa oppilaitoksessa joko varsinaisessa koulutusohjelmassa tai muiden koulutusohjelmien suuntautumisvaihtoehtoina.

Yliopistot:

• Lappeenrannan teknillinen yliopisto - Konetekniikka
• Oulun yliopiston teknillinen tiedekunta - Konetekniikan koulutusohjelma
• Tampereen teknillinen yliopisto
• Teknillinen korkeakoulu
• Turun yliopisto - Fysiikan ja tähtitieteen laitos
• Vaasan yliopisto

Ammattikorkeakoulut:

• Mikkelin ammattikorkeakoulu
• Metropolia-ammattikorkeakoulu
• Lahden ammattikorkeakoulu

Tutkimus

Materiaalitutkimus voi painottua eri osa-alueisiin.

• Metallurgia keskittyy metallien kaivotoimintaan, jalostamiseen, valmistusmenetelmiin ja mikrorakenteeseen.
• Materiaalien karakterisointi käsittelee mekaanisten, fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien määrittämisen. Karakterisoinnin tyypillisiä tutkimusmenetelmiä ovat kovuuskoe, vetokoe, iskukoe, optinen mikroskopia, elektronimikroskopia, röntgen fluorisenssi, röntgen diffraktio ja terminen analyysi.
• Kideoppi selittää, miten atomit täyttävät tyhjän tilan yksikkökoppien ja kiderakenteiden avulla. Kiderakenne ei ikinä ole virheetön, vaan siinä on erilaisia virheitä kuten vakanssi, dislokaatio tai raeraja. Kidevirheiden takia esimerkiksi metallien lujuus on huomattavasti matalampi kuin teoreettinen lujuus olisi.
• Pinnoitustekniikka (pintatekniikka) keskittyy materiaalien pintojen mekaanisiin, kemiallisiin ja fysikaalisiin ominaisuuksiin. Kappaleen ajatellaan koostumus perusaineesta ja pinnasta. Pinta vuorovaikuttaa ympäristön kanssa kulumalla, korrodoitumalla, väsymällä tai virumalla. Pinnoitustekniikan tavoitteena on parantaa pinnan kestoa erilaisilla menetelmillä kuten kemiallisella pinnoituksella, kaasufaasipinnoituksella, diffuusiopinnoitteilla, termisellä ruiskutuksella, hitsauspinnoitteella tai kuumasinkityksellä.
• Pintatiede
• Vaurioanalyysi tutkii materiaalien vaurioitumismekanismeja ja etenkin vaurioituneita kappaleita. Tyypillisiä vaurioita ovat hauras murtuma, sitkeä murtuma, väsyminen, viruminen, kuluminen, korrodoituminen ja hapettuminen. Muoveilla säteilyn (auringon UV-valo) on erityinen ominaisuuksia heikentävä tekijä. Vaurioanalyysin tavoitteena on ymmärtää, miksi kappale on vaurioitunut odottamatta ja samalla estää tulevat vauriot. Vaurioanalyysi on merkittävässä ja haasteellisessa osassa onnettomuustutkinnassa.
• Keraamitekniikka
• Tekniset polymeerimateriaalit
• Biomateriaalit
• Tekstiilitekniikka

Lähteet

• Materiaalitekniikan laitos

Aiheesta muualla

• Tampereen teknillinen yliopisto, Materiaaliopin laitos: Virtuaalinen materiaalin valinta