In dit blogbericht onderzoeken we hoe materiaalkunde alledaagse materialen transformeert en welke impact dit heeft op ons leven.
Als veel mensen studenten ontmoeten en hen vragen stellen over dingen waar ze nieuwsgierig naar zijn, vragen ze vaak naar de universiteit en de afdeling waarin ze studeren. Toen ik andere mensen ontmoette nadat ik was begonnen aan de School of Materials Science and Engineering aan de Seoul National University, werd mij deze vraag vaak gesteld en antwoordde ik: "Ik ga naar de School of Materials Science and Engineering." Op dat moment wisten de meeste mensen niet wat voor soort afdeling het was, dus hun reactie was meestal: "Wat studeer je?", maar andere mensen, vooral toen ik bijles gaf, zeiden: "Bedoel je iets over kookingrediënten?". Natuurlijk zeiden sommige mensen het op een grappige toon, maar er waren behoorlijk wat studenten die het echt serieus namen. Als zodanig is de afdeling 'Material Science and Engineering' onbekend voor veel mensen. Ik wil echter mijn hoofdvak introduceren door je te laten weten dat het studiegebied van de afdeling Material Science and Engineering niet iets is dat ver weg is, maar iets dat dichtbij onze omgeving ligt en waarvan we ons niet bewust zijn.
Wanneer we prehistorische periodes in de menselijke geschiedenis classificeren, verdelen we ze in de steentijd (paleolithicum, neolithicum), bronstijd en ijzertijd, op basis van de materialen waaruit de gereedschappen bestaan die mensen in die tijd gebruikten. De reden voor deze classificatie is dat de ontwikkeling van de beschaving wordt gemeten aan de hand van de materialen van de gereedschappen. Met andere woorden, de ontwikkeling van de materialen die door mensen worden gebruikt, beïnvloedt de ontwikkeling van de beschaving en materialen nemen een belangrijke plaats in in de menselijke geschiedenis. Bijvoorbeeld, bronslegeringen in de bronstijd verbeterden de kwaliteit van oorlogsvoering en landbouwwerktuigen van die tijd drastisch, en moderne materiaalkunde heeft geleid tot innovaties in halfgeleiders, zeer sterke lichtgewicht legeringen, nanomaterialen en meer.
Laten we eens een voorbeeld uit de praktijk bekijken: de auto waarin je rondrijdt, bestaat uit veel verschillende elementen: de carrosserie aan de buitenkant, de motor en de uitlaat aan de binnenkant. Als we een materiaal zouden gebruiken dat lichter is en beter bestand tegen externe schokken, zoals het huidige staal dat in de carrosserie van een auto wordt gebruikt, of een materiaal dat lichter is en beter bestand tegen de hitte die wordt gegenereerd door de beweging van de zuiger in de motor zouden we auto’s hebben die lichter, zuiniger en duurzamer zijn. Dankzij de vooruitgang in de materiaalwetenschap gebruiken veel autofabrikanten al aluminium- en koolstofvezelcomposieten in plaats van staal om lichtere en zuinigere voertuigen te produceren.
Een ander voorbeeld is de tv, vaak aangeduid als de 'idiot box'. Tegenwoordig worden lcd- en led-tv's steeds populairder. LCD-tv's hebben een lange lichtbron (achtergrondverlichting) zoals een fluorescentielamp, maar led-tv's zijn ontwikkeld met behulp van een halfgeleiderapparaat genaamd een led als lichtbron, wat een helderder beeld geeft en het stroomverbruik vermindert. Meer recent zijn er tv's met organische lichtgevende diode (OLED)-technologie ontstaan, die dunnere en flexibelere displays bieden, wat nog een voorbeeld is van hoe materiaalkunde heeft bijgedragen aan de vooruitgang van elektronica. Deze innovaties verbeteren niet alleen de kijkervaring voor consumenten; ze zorgen ook voor belangrijke vooruitgang op het gebied van energie-efficiëntie en ecologische duurzaamheid.
Ziekenhuizen gebruiken ook biomaterialen, zoals kunstmatige harten en kunstmatige bloedvaten, om ziekten te behandelen wanneer delen van ons lichaam niet meer goed functioneren, waardoor we langer en gezonder kunnen leven. We kunnen het belang van materialen voor de gebruikte biomaterialen niet over het hoofd zien, en de afgelopen jaren is 3D-printtechnologie gecombineerd met biomaterialen om op maat gemaakte kunstmatige organen en implantaten te creëren. Dit maakt het mogelijk medische oplossingen te bieden die zijn geoptimaliseerd voor de fysieke kenmerken van een individu en maakt ons enthousiast om te zien welke toekomstige innovaties de materiaalwetenschap op medisch gebied kan brengen.
Naast de hier genoemde metalen, elektronica en biomaterialen, anorganische materialen zoals glas, keramiek zoals glas en polymere materialen die bekend staan als zogenaamde kunststoffen, bevorderen materialen onze beschaving op allerlei gebieden, en we leren over alle van deze “materialen” bij de afdeling Materiaalkunde.
Over het algemeen zijn er verschillende eigenschappen van materialen die worden bestudeerd in materiaalkunde: mechanische eigenschappen, zoals hoe gemakkelijk een materiaal breekt, uitrekt of vervormt; thermische eigenschappen, zoals hoeveel hitte het kan weerstaan of vervormen; en elektromagnetische eigenschappen, die zich manifesteren door elektrische en magnetische krachten. Deze eigenschappen worden beïnvloed door de microstructuur van het materiaal en de verwerkingsmethode, en de relatie tussen deze drie kan worden gebruikt om materialen met betere prestaties te maken. Daarom, aangezien de Engelse uitdrukking van de afdeling Material Science & Engineering 'Material Science & Engineering' is, bestudeer je niet alleen het technische aspect van 'industriële toepassing', maar ook de basiswetenschap van 'wetenschap' om je begrip van de bovengenoemde gebieden te verbeteren. Dit is erg nuttig bij het ontwikkelen van praktische probleemoplossende vaardigheden die verder gaan dan alleen theoretische kennis.
In het bachelorprogramma leer je de basisaspecten van wetenschap en techniek van de verschillende hierboven genoemde vakgebieden, en als je naar de graduate school gaat, leer je en doe je diepgaand onderzoek naar het specifieke materiaalgebied van je keuze. Omdat ik over een jaar afstudeer, heb ik veel vragen over wat ik wil doen, maar ik zou graag meer willen weten over elektronische materialen zoals leds en halfgeleiders en een persoon worden die kan bijdragen aan de Koreaanse industrie. Ik zou ook graag dieper willen onderzoeken hoe de ontwikkeling van materiaalkunde kan bijdragen aan het creëren van sociale en economische waarde op basis van de verschillende kennis die ik heb geleerd op de afdeling Materiaalkunde en -techniek. Dit is het einde van mijn hoofdintroductie, hoewel deze op veel manieren onvoldoende was.
