Chương 1 : Mở Đầu Về Kĩ Thuật Vật Liệu

Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu là một ngành học liên ngành, nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu trúc, tính chất, quy trình chế tạo và hiệu năng sử dụng của vật liệu. Môn học này đóng vai trò quan trọng trong việc giúp sinh viên hiểu rõ bản chất và ứng dụng của các loại vật liệu trong thực tế, từ đó làm cơ sở cho việc thiết kế, lựa chọn và cải tiến vật liệu trong kỹ thuật và sản xuất công nghiệp.

Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ hiện đại, yêu cầu đối với vật liệu ngày càng khắt khe và đa dạng, đòi hỏi người kỹ sư phải có nền tảng vững chắc về khoa học vật liệu để có thể giải quyết các vấn đề kỹ thuật liên quan đến vật liệu một cách hiệu quả.

Lịch sử phát triển của loài người gắn liền chặt chẽ với sự phát triển của vật liệu. Các nhà khảo cổ học thường chia lịch sử nhân loại thành các thời kỳ dựa theo vật liệu chủ đạo được con người sử dụng: Thời kỳ đồ đá, đồ đồng, đồ sắt,… cho thấy tầm quan trọng của vật liệu trong đời sống và sản xuất.

Sự ra đời và cải tiến của vật liệu mới luôn là động lực thúc đẩy tiến bộ khoa học và công nghệ. Ví dụ, sự phát triển của hợp kim thép không gỉ đã làm thay đổi ngành xây dựng và công nghiệp; vật liệu polymer tổng hợp mở ra kỷ nguyên mới cho công nghệ nhẹ và sản phẩm tiêu dùng; vật liệu bán dẫn trở thành nền tảng của cuộc cách mạng công nghệ thông tin.

Trong thời đại hiện nay, các vật liệu tiên tiến như vật liệu nano, vật liệu thông minh, siêu dẫn, vật liệu composite… đang tiếp tục góp phần thúc đẩy các ngành công nghiệp mũi nhọn như điện tử, hàng không – vũ trụ, y sinh học, năng lượng tái tạo,…

Vật liệu là các chất hoặc hợp chất được con người sử dụng để chế tạo ra công cụ, thiết bị, kết cấu hoặc sản phẩm phục vụ đời sống và sản xuất.

Khoa học vật liệu (Materials Science) là ngành khoa học nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu trúc vi mô, thành phần hóa học và tính chất của vật liệu.

Kỹ thuật vật liệu (Materials Engineering) tập trung vào việc ứng dụng những kiến thức từ khoa học vật liệu để thiết kế, chế tạo và tối ưu vật liệu cho các mục đích sử dụng cụ thể.

Công nghệ vật liệu là lĩnh vực nghiên cứu và phát triển các phương pháp, quy trình chế tạo, gia công và xử lý vật liệu.

Vật liệu kỹ thuật có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, trong đó phổ biến nhất là phân loại theo bản chất hóa học và tính chất vật lý, bao gồm:

+ Vật liệu kim loại: bao gồm kim loại đen (thép, gang) và kim loại màu (nhôm, đồng, titan,…).

+ Vật liệu phi kim: như thủy tinh, gốm, graphite, polymer, cao su.

+ Vật liệu composite: là vật liệu tổ hợp từ hai hay nhiều pha vật chất khác nhau nhằm kết hợp các tính chất ưu việt của từng thành phần.

+ Vật liệu nano: là loại vật liệu có kích thước cấu trúc ở mức nano mét, với tính chất đặc biệt vượt trội so với vật liệu truyền thống.

+ Vật liệu thông minh: có khả năng tự đáp ứng, tự điều chỉnh theo môi trường bên ngoài như nhiệt độ, điện trường, từ trường,…

Dg