Az anyagtudomány szerepe Anyagismeret Az anyagtudomány szerepe

Az anyagtudomány szerepe a XX-XXI. század fordulóján Stratégia: anyag- és energiatakarékos rendszerek Reciklizálható rendszerek ! Kritikus tudományok: ·        energetika, ·        számítástechnika, ·        anyagtudomány, ·        környezeti stb. -technika (logisztika)

Anyagtudomány és technológia a fizikai, kémiai törvények anyagalakításra alkalmazása, "szerszámok" (akár atomi szinten) Technológia: szabályrendszer, amely reprodukálhatóan rögzíti a "szerszámok" működési tartományát A technológiák jellege építkező – (élővilág – kristálynövesztés) lebontó – (hagyományos megmunkálás)

Szerkezeti anyagok, funkcionális anyagok. I alapvetően a mechanikai, a szilárdságtani tulajdonságok, pl. szakító szilárdság, ill. kopás-, és/vagy korrózióállóság, de lehet fontos a biokompatibilitás, hőállóság, sugárzásállóság, stb. Legtöbbször az anyag tömbi tulajdonságai dominálnak a kiválasztáskor

Szerkezeti anyagok, funkcionális anyagok. II Funkcionális: Bármilyen külső hatásra (elektromos, optikai, mágneses, gravitációs, stb.) adott - elektromos - válasz A „funkció” lehet: fizikai, kémiai, biológiai elvű tulajdonság technológiai műveletek sorával kialakított számítás-, híradástechnikai, optikai stb. alkalmazás, mágneses, mechanikai, gravitációs stb. érzékelés. az "érzékelés" (jeladás) és/vagy a "beavatkozás" képessége

Trendek 2001

Frontvonalak Közlekedés, energiafaló Hibrid motorok, elektromos autó anyagai Akkumulátorok, tüzelőanyagcellák + fényelem Építőipar - a városi lét energia-krízise energiatakarékos építkezés mint minimum, „intelligens ház" mint cél a világítás forradalma – félvezetők, kisülések Villamos technológiák – több ág elektronikai, – kémiai, – bio- és biomimetikus, – orvosi rendszerek

Közlekedési eszközök anyagai hibrid motorok - 2-3 literes (széria) elektromos autó - automatizálási kérdés akkumulátorral nem az igazi üzemanyag napelemmel akkumulátorok - kicsi a tartalék, metastabil állapot tüzelőanyagcellák - hidrogén tárolás megoldandó ma, kőolaj bontással, még "10 literes" a kocsi

Építőipar Energiatakarékos építkezés előllítás: alu-acél-cement-beton-homok-hamu-talaj hőszigetelés, 75% megtakarítás „intelligens ház" mint cél (naptelepek, tetőcserépbe integrálva, sugárzásfüggő árnyékolás, stb.)

Egyéb területeken – pl. sporteszközök Csúcsteljesítmény szinte valamennyi területen Főleg a műanyagipar tekintetében: teniszütő, hajók, síléc, textiliák, stb. Fémek: golf-ütők, kard-tőr, korcsolya, Komplex: versenyautók

Miniatürizálás Nem csak a kis méret, hordozhatóság, a kis fogyasztás miatt is fontos. A megbízhatóság is fontos elem: minél több intelligenciát kell belezsúfolni a tokba, A hibák főleg az emberrel való kommunikáláskor lépnek fel. Elérhető 1010 lépésre egyetlen tévesztés, (redundáns szervezéssel) "Soft" hiba

Az öregedés Nemkívánatos atomi mozgásokkal függ össze. Főleg helyi melegedések okozzák. Jól tervezett áramkörnél ennek az esélye minimális. A mikroelektronika anyagai olyan tökéletesek, hogy pl. egy vékony, szigetelő oxidrétegben elhelyezett kis szilícium-szigetre helyezett, akár egy-két elektron évtizedig ott marad!

MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) tranzisztor A kapuelektródra adott feszültség nyitja/zárja a f-ból a ny-be az áramot – attól függően, hogy milyen a Si vezetési típusa, ill. hogy az ún. többségi vagy kisebbségi "töltéshordozók" viszik az áramot. Kapu elektród "Vékony" SiO2 Csatorna Nyelő Forrás Si

Nanotechnológiák Informatika, hírközlés, optoelektronika Minden fizikai mennyiség, aminek két stabil állapota van, pl. spin egyelektron tranzisztor, kvantumpötty, "mesterséges atom"

Nanotechnológiák, II. Nagyfrekvenciás eszközök Lézerek Fizikai határok... A fizika, kémia átalakítja a biotudományokat

A nanotechnológia nem-informatikai ágai A pásztázó szondás módszerek – mint preparatív technika Kémiai: katalízis, a fullerén-, szén nanocső, bio-rendszerek Önszerveződéssel nanostrukturált tömbi anyagok, fémek, kompozitok, kerámiák, dielektrikumok Végső cél: az élővilág napenergiára alapozott "preparatív technikáját" a szervetlen világban alkalmazni, a kódolás-kiválogatódás ottani elveit megkeresni

Pórusos Si kvantumos fényemitter, elektrokémiai marással

E.Coli baktérium forgó zászlója 100000/perc, nanomotor

Irodalom …..szemelvények http://cosmo.supernova.hu/aszerk.htm Dr.Gyulai József: Anyagtudomány ea.– részlet