Teemantidest grafeenini uurime süsinikuaatomite paigutuse teel loodud uute materjalide revolutsiooni ja vaatleme materjaliteaduse juhitud tulevikutehnoloogiate potentsiaali.
Kui peaksite valima kaks inimkonna ajaloo suurimat sündmust, siis need oleksid abielu ja matused. Kui mees ja naine, kes armastavad teineteist, kohtuvad ja abielluvad, soovib pruut, päeva peategelane, kõige ihaldatumat kingitust - teemanti, mis sümboliseerib peigmehe siirast südant ja igavikku. Kui naiselik loomus armastab sädelevaid asju, on loonud omamoodi mittevalemilise valemi "abieluteemandid", siis vaatame teemante läbi inimloomuse, kes on uudishimulik esemete omaduste suhtes.
Teemandid koosnevad süsinikuaatomitest (C), mis on pidevalt paiknenud oktaeedri kujul. Peamine komponent on muidugi süsinikuaatom. Kuid väike arv teisi mitte-süsinikuaatomeid määrab värvi lisaks muudele olulistele teguritele, mis määravad teemandi hinna. Näiteks roosad teemandid, mis on naiste seas populaarsed, sisaldavad väikeses koguses Fe, Ni ja Co lisandeid. Aga mis siis, kui muudaksime süsinikuaatomite paigutust ehitusplokkide asemel? Kas suur plaat lõputu rida kuusnurkseid rõngaid oktaeedri asemel sätendaks ikka veel nagu teemant ja meeldiks naistele? Tõenäoliselt mitte. Kuusnurksete rõngaste kogum moodustabki grafiidi, pliiatsi tera. Grafiit ei ole ainus materjal, milles süsinikuaatomid võivad olla paigutatud, olenevalt nende paigutusest, fullereeniks, grafeeniks ja muudeks materjalideks.
Kuigi teemant on iseenesest põnev uurimisteema, on mitmesuguste materjalide omaduste uurimine materjaliteaduse ja -tehnika osakonna oluline osa. Elemente on palju, mitte tingimata süsinikku, vaid kõige sagedamini hapnikku, räni, alumiiniumi, rauda jne. Sõltuvalt nende koostisest ja kombinatsioonist saab neid materjale kasutada sadadel miljonitel erinevatel eesmärkidel. Materjalitehnika on nende materjalide omaduste jälgimise ja uurimise ning tegelikult uute materjalide loomise esirinnas. Iga objekt, mida me näeme, saab eksisteerida ainult siis, kui see on valmistatud materjalist, seega jätkuvad jõupingutused uute materjalide loomiseks, mis on kasvõi veidi paremad kui olemasolevad, ja neil on palju kasutusvõimalusi.
Asjaolu, et materjalitehnika osakond loodi metallurgia osakonna, anorgaaniliste materjalide osakonna ja kiud- ja polümeertehnika osakonna ühendamise teel, näitab, et materjale on varem uuritud ja neid hakatakse ka tulevikus kasutama. Osakonna olulisust toetab ka asjaolu, et uute materjalide tehnika jaoks on olemas eraldi hoone.
Milliseid uusi materjale materjalitehnika osakond siis peamiselt uurib? Kuna materjalid on olulised, on võimatu midagi konkreetset öelda, sest materjalitehnika osakonna tudengid sisenevad erinevatesse valdkondadesse, kuid materjalitehnika osakond esindab tipptehnoloogiaid nagu pooljuhid ja akud ning saab parandada ka inimelu kvaliteeti biomaterjalide abil, mida kasutatakse kunstlike seadmetena ilma kõrvalmõjudeta. Praegu uuritakse ka ülijuhtivaid materjale, auto- ja lennukimaterjale, kuid see pole veel kõik. Kõigi lemmik Harry Potteri keep, nähtamatuks tegev keep, võiks kunagi valmida materjaliteaduse ja -tehnika osakonnas.
Osakonna uurimistööl on reaalne mõju paljudele tööstusharudele. Kujutage näiteks ette, et teie nutitelefoni LCD-ekraan puruneb – midagi sellist, mida me kõik oleme vähemalt korra näinud. Kui teil pole kindlustust, peate selle parandama ja see on üsna kallis. Sellisel juhul on materjaliteaduse ja -tehnika osakonna ülesanne luua vedelkristallide jaoks materjale, mis on tugevamad ja odavamad, säilitades samal ajal vedelkristallide jõudluse. Samal moel saavad materjalitehnika osakonnad luua ka väiksema mahuga ja paremini isoleeritud klaase, sõjaväe vormiriietust, mis ei rebene ega põle, ning tulekindlaid riideid.
Maailm on materjalide arenguga edasi liikunud ja me oleme uute materjalide suhtes vaimustuses. Kas olete kunagi vaadanud draamat „Jumong“ ja laske end kaasa haarata Mopalmo rõõmupisaratest pärast pronksiajal terasmõõga sepistamist? Või äkki loete seda ja mäletate elevust, mida tundsite pärast pruunist kineskoobist teleka vaatamist ja seejärel LCD-monitori või AMOLED-ekraani nägemist? Idee uurida ja arendada uusi materjale, mida saate kasutada teistele värske mulje jätmiseks, on tõelise leiutaja ja looja roll. See on tõelise leiutaja ja looja roll, mis teeb materjaliteaduse ja -tehnika osakonnast põneva õppimiskoha.
Materjaliteaduse ja -tehnika osakonnas tehtavad uuringud ei ole pelgalt teoreetilised, vaid ka praktilised, mis võivad reaalses elus suuri muutusi kaasa tuua. Pole liialdus öelda, et enamik asju, mida me iga päev kasutame, on materjalitehnika tulemus. Kergemate, tugevamate ja tõhusamate materjalide uurimise ja arendamise protsess rikastab inimelu ja avab uusi võimalusi. Need uuringud ei piirdu ainult olevikuga, vaid on pidev väljakutse tulevikuks.
