Твой проект —
твоя профессиональная
Траектория

Материаловед

Технологии материалов

Материаловед – ученый и инженер, разрабатывающий новые материалы, методы обработки эти материалов, а также методы исследования свойств и структуры этих материалов. Весь окружающий нас рукотворный мир создан из десятков тысяч и миллионов разновидностей материалов. Бывают материалы конструкционные – те, из которых изготавливают машины, дома, самолеты, дороги, поезда, одежду, мосты и многое другое. Бывают материалы функциональные – те, которые «работают» и выполняют какую-то сложную функцию, например, излучают свет в светодиодах, преобразуют цифровой сигнал в смартфонах, воспринимают изображение в фотоаппаратах, измеряют потоки космических частиц на спутниках и делают миллионы других операций. Весь этот огромный мир новых материалов и создают материаловеды. Они участвуют в придумывании и разработке новых материалов, отвечая на вопросы, какими свойствами должны обладать эти материалы, из каких химических веществ эти материалы должны состоять, какой должна быть их внутренняя структура, как такой состав и структура позволят добиться необходимых свойств. Но придумать материал и даже получить его образец в лаборатории – совсем не достаточно. Следующая важнейшая задача материаловеда – это участие в придумывании и создании такой технологию производства нового материала, которая позволит выпускать этот материал всегда одинаково высокого качества с заданными свойствами и с приемлемой для рынка стоимостью. Но и это еще не все – материалы поступают затем и эксплуатацию, из них изготавливают детали, узлы, агрегаты, инженерные изделия, строения и сооружения, и для того, чтобы все это нормально работало, совершенно необходимо знать, как «живут» материалы, не потеряли ли они свои свойства, не испортились ли, не изменилась ли их структура. Анализ свойств, состава и строения всего огромного множества материалов – ключевая задача материаловеда, суть его работы. Материаловед разрабатывает и создает методы анализа материалов, как правило, в виде специальных приборов и методик анализа и исследования. Эти методики позволяют узнать, насколько материал прочен, гибок, хорошо ли он проводит тепло и электрический ток, в какой области спектра материал поглощает свет и другие его свойства, а также оценить, как быстро эти свойства изменяются со временем, сколько материал еще может прослужить. Особый предмет анализа – это структура материалов: как расположены внутри него кристаллы, волокна, пластинки и другие формы твердых веществ, как они связаны между собой, какое молекулярное и кристаллическое строение имеют, как двигаются друг относительно друга, если на материал нажимать, нагревать его и т.д. Материаловед может ответить на эти вопросы при помощи существующих методов или придумывает новый метод анализа.

Сегодня мир переживает «революцию материалов» – именно создание и применение новых типов материалов позволяет сделать реальностью казавшиеся совсем недавно фантастическими или просто слишком дорогими виды техники. Начавшееся распространение электромобилей – достижение в создании новых материалов для аккумуляторов. Вся цифровая техника, все смартфоны, планшеты и компьютеры – достижение в области полупроводниковых материалов. Новые поколения самолетов – достижение в области композитных материалов и способов их обработки. За созданием новых материалов – будущее, и эта работа потребует огромного количества материаловедов в самом ближайшем будущем и на огромную перспективу времени.

Какие задачи решает

  1. Анализ физических, химических и других конструкционных и функциональных свойств материалов
  2. Анализ состава и строения, структуры материалов
  3. Разработка методов и методик анализа свойств, состава и строения материалов
  4. Разработка моделей и методов оценки остаточного ресурса материалов (времени до необходимости замены)
  5. Разработка и получение новых типов материалов
  6. Разработка лабораторных методов получения новых типов материалов
  7. Разработка промышленных технологий производства материалов
  8. Разработка промышленных технологий утилизации отработавших материалов

Чем пользуется

Материаловед использует в своей работе огромное количество разных видов приборов для анализа материалов. Это приборы для химического анализа, различные спектроскопы и спектрометры, электрохимические приборы. Также материаловеды используют множество методов и приборов анализа структуры материалов: оптические, электронные, зондовые,туннельные микроскопы, аппараты для рентгенографии, нейтронографии и других методов анализа при помощи потоков частиц или излучения.

Используют в своей работе материаловеды и различное оборудование для химического синтеза и получения новых материалов: различные реакторы, химическую посуду и приборы, прессы, автоклавы, программируемые печи.

Компьютерное моделирование и повсеместное использование вычислительной техники стало важнейшей частью работы материаловеда: он использует множество профессиональных программ для расчета и моделирования структуры молекул, кристаллов и материалов, свойств этих материалов. Материаловед проводит квантово-химические расчеты в этих программах, пользуется методами статистического анализа и огромными базами данных по свойствам различных материалов.

Где работает

  • ОАО «Роснано» и их дочерние предприятия
  • Институты Российской академии наук
  • ГК «Ростех» и их дочерние предприятия
  • ПАО «Северсталь»
  • ПАО «Сибур»

Специальности

  • 22.03.01 Материаловедение и технологии материалов
  • 152200 Наноинженерия
  • 150106 Технологии веществ и материалов в вооружении и военной технике
  • 022200 Наносистемы и наноматериалы
  • 020300 Химия, физика и механика материалов