הנדסת חומרים (גם מדע החומרים או תורת החומרים) חוקרת גילוי ועיצוב של חומרים חדשים, בעיקר מוצקים. התחום מקשר בין המיקרו-מבנה (הסידור הקטן של חלקיקי החומר) לתכונות כמו תכונות תרמיות, חשמליות, מכניות וסביבתיות.
זהו תחום רב־תחומי שמשלב פיזיקה, כימיה ועקרונות הנדסה. עד שנות ה־40 של המאה ה־20 הוא לא הופיע כתחום עצמאי באוניברסיטה. מאז בתי ספר להנדסה החלו להציע תארים בהנדסת חומרים, ומהנדסי חומרים משחקים תפקיד בתעשיות חשובות כמו רכב, תעופה וחלל, חומרי בניין, חומרים ביו־רפואיים וחומרים אלקטרוניים.
עוסקים בבחירת החומרים הטובים ביותר למוצר, בשיפור התכונות שלהם ובהתאמתם לצרכים תעשייתיים. מתחשבים בתנאי סביבה, באופי העבודה ובעלויות.
התחום חוקר ועורך תכנון של חומרים ובונה שיטות עיבוד וייצור כמו יציקה, כבישה, ריתוך וגידול גבישים. משתמשים בכלים אנליטיים כמו מיקרוסקופיה אלקטרונית (מכשיר שמגדיל מאוד מבנים קטנים), עקיפת קרני X (שיטה לבדוק סדר גבישים) וקלורימטריה (מדידת חום). תהליך הייצור כולל שיקול של עלות מול תועלת בתעשייה.
הנדסת חומרים היא צורה עתיקה של הנדסה: תקופות נקראות על שם החומר שבשימוש, כמו תקופת האבן, תקופת הברונזה ותקופת הברזל. המקצוע המודרני נבנה מהמטלורגיה, חקר המתכות. בסוף המאה ה־19 חוקר בשם וילארד גיבס הראה קשר בין מבנה אטומי לתכונות תרמודינמיות, וזה סייע רבות. עד שנות ה־60 שמות המחלקות באוניברסיטאות היו פעמים רבות "מטלורגיה". מאז התחום התרחב וכלל קרמיקה, פולימרים, מוליכים למחצה (חומרים המאפשרים שליטה בזרם חשמל), חומרים מגנטיים, חומרים ביולוגיים וננו־חומרים.
המרוץ לחלל האיץ עבודה על סגסוגות מתכתיות וחומרים מסיליקה ופחמן. התפתחויות כמו פלסטיק ומוליכים למחצה דחפו את התחום קדימה.
המיקרואלקטרוניקה (תחום שעוסק ברכיבים חשמליים זעירים).
הנדסת חומרים היא למד איך למצוא ולבנות חומרים טובים. מחפשים חומרים חזקים, קלים או מיוחדים.
מפתחים חומרים שמתאימים למוצר. בודקים איך החומר מתנהג בסביבה ובתנאי עבודה.
לומדים איך לעבד חומרים. דוגמאות: יציקה (ממלאים תבנית), כבישה (מחזקים בלחץ), ריתוך (מחברים מתכות) וגידול גבישים (מייצרים חלקים מדויקים). בוחנים חומרים במיקרוסקופ (מכשיר שמגדיל מאוד).
אנשים השתמשו בחומרים מאז תקופת האבן, הברונזה והברזל. המקצוע נבנה מחקר על מתכות. מדען בשם גיבס בישר על הקשר בין מבנה אטומים לתכונות החומר. בשנות ה־60 התחום התרחב לכל מיני חומרים אחרים.
המיקרואלקטרוניקה, עבודה על חלקים חשמליים קטנים.
תגובות גולשים