Материаловедение как система инжиниринга материалов


История человечества неразрывно связана с разработкой и освоением новых материалов. Заметную роль в изучении природы материалов приложили ученые многих стран мира. Учение о полезных ископаемых не является чем – то неизменным: по мере развития геологической науки и практики неибежно появление иных, нередко альтернативных представлений об условиях формирования и закономерностях размещения их месторождений. Вспомним: костяной век, каменный, бронзовый, железный. Основами научно-технического прогресса являются энергетика, автоматизация и материалы, причем в этой триаде материалы занимают особое место, так как от уровня их разработки зависит развитие и энергетики и автоматизации. С разработкой материалов неразрывно связаны вопросы экологии. Современная наука и техника не могли бы существовать, если бы человечество не располагало самыми разнообразными материалами: то сверхтвердыми, то очень пластичными, то высокотемпературными, то с низкой температурой плавления, то удивительно химически стойкими, то легко поддающимися действию различных реагентов и т.п.
Высокотемпературные сверхпроводники, радиационностойкие, жаростойкие, жаропрочные, высокоизносостойкие и другие материалы с ценными свойствами активно вторгаются в нашу жизнь. Потребности промышленности требовали создания материалов, способных эксплуатироваться в условиях высоких температур, скоростей и напряжений, агрессивных сред. Науке и технике требуются современные жаропрочные, коррозионностойкие, сверхтвердые, высокоизносостойкие, сверхпроводящие, диэлектрические, полупроводниковые и другие материалы. Поэтому металловедение как бы уступает место материаловедению. Особенно велика роль в создании науки о материалах Г. В. Самсонова. Он выполнил фундаментальные исследования, вскрывающие физико-химические основы образования практически всех классов тугоплавких соединений: боридов, карбидов, нитридов, силицидов, фосфидов, алюминидов, антимонидов и других.
Достижения в материаловедении и технологии материалов определяют всю экономику страны. Материалы влияют не только на занятость в промышленности, но и на все другие стороны экономики. Материалы не являются конечным продуктом. Материалы используются для изготовления узлов и деталей бытовой техники, машиностроения, самолетов и т.п. Новые материалы необходимы для дальнейшего развития вычислительной техники, авиационной и космической техники, автомобильной промышленности и пр.
Наиболее быстро расширяется разработка и применение композиционных материалов. Композиционные материалы могут превосходить традиционные однородные материалы по механическим и физическим свойствам. В этом случае должен использоваться принципиально новый методологический поход к определению материалов для современной техники. Этот подход объединяется в систему исследований, испытаний, разработок термином «инжиниринг материалов», который является совокупностью материаловедческих, технологических и производственных аспектов, практическая реализации которых гарантирует обеспечение требуемого уровня служебных свойств материала и его надежность.
Широкое развитие материалов, замена природных и разработка новых материалов, например наноматериалов, ставит перед индустриальным обществом возникающие проблемы охраны здоровья и защиты окружающей среды. Нанотехнологии зачастую расцениваются как ключевой фактор будущего, как неотъемлемая часть жизни новых поколений. Однако Мир может быть потрясен неблагонадежной безопасностью «нано» или схожим фактором безопасности, способным затормозить развитие отрасли.