Materiálové inžinierstvo je študijný odbor, ktorý skúma všetky materiály okolo nás a vyvíja materiály s novými funkciami. Zohráva kľúčovú úlohu v rôznych odvetviach – ako sú polovodiče, batérie a zdravotnícke materiály – a poháňa inovatívny technologický pokrok.
Keď som nastúpil na vysokú školu a stretol som sa s ľuďmi okolo seba, vždy sa ma pýtali, aký je môj odbor. Keď som odpovedal s relatívne známym odborom, ako napríklad elektrotechnika a elektronika alebo chemické a biologické inžinierstvo, ľudia odpovedali jednoduchým: „Aha, rozumiem.“ Keď som však povedal, že som na Katedre materiálových vied a inžinierstva, na ich tvárach sa objavil zmätený výraz a pýtali sa: „Čo tam študuješ?“ alebo „Má to niečo spoločné s potravinárskymi prísadami?“ V takýchto situáciách majú študenti často problém nájsť správne slová na vysvetlenie, a tak to odmietnu frázami ako „Je to oblasť, ktorá skúma polovodiče“ alebo „Je to katedra, ktorá vyvíja nové materiály“ – pričom používajú výrazy, ktoré druhá osoba pravdepodobne už počula. S takouto skúsenosťou sa pravdepodobne stretol každý študent na Katedre materiálových vied a inžinierstva aspoň raz.
Dôvod, prečo je také ťažké jasne vysvetliť, čím sa Katedra materiálových vied a inžinierstva zaoberá, je ten, že rozsah pojmu „materiály“ – jadro nášho výskumu – je neuveriteľne široký. Pojem „materiály“ tu zahŕňa všetko od látok, ktoré ľudia používajú od praveku, ako je kameň, drevo, meď a železo, až po materiály, ktoré používame každý deň, ako sú displeje smartfónov a polovodiče. Do kategórie materiálov patria aj kosti, zuby a kožné tkanivo, ktoré tvoria ľudské telo. Inými slovami, materiálová veda a inžinierstvo je študijný odbor, ktorý skúma všetky látky existujúce na Zemi.
Materiálová veda a inžinierstvo sa v angličtine označuje ako „Material Science & Engineering“ (Materiálová veda a inžinierstvo) a ako už názov napovedá, ide o disciplínu, ktorá študuje vedecké aj inžinierske aspekty – jedinečnú charakteristiku, ktorá ju odlišuje od iných inžinierskych oblastí. Materiály majú svoje vlastné jedinečné vlastnosti. Vedecký aspekt materiálového inžinierstva zahŕňa využitie prírodných vied na skúmanie, prečo sa tieto vlastnosti – ako sú elektromagnetické vlastnosti (napr. odpor a magnetizmus) alebo tepelné vlastnosti (napr. koeficient tepelnej rozťažnosti) – prejavujú a či sa tieto vlastnosti dajú modifikovať metódami, ako je legovanie alebo tepelné spracovanie. Keď sa tieto skúmané materiály aplikujú v reálnych situáciách, inžiniersky aspekt zahŕňa štúdium zaťaženia a teplôt, ktorým musí materiál odolávať, ako aj to, či sa počas tohto procesu zlomí alebo opotrebuje. Napríklad, keď je určitý materiál vystavený zmene teploty, indukuje sa elektrický náboj; táto vlastnosť sa nazýva pyroelektrický efekt. Vedeckým aspektom je identifikácia, že táto vlastnosť vyplýva zo špecifickej kryštálovej štruktúry, zatiaľ čo inžinierskym aspektom je použitie týchto poznatkov na vytvorenie infračervených senzorov schopných detekovať aj najslabšie infračervené žiarenie vyžarované ľudským telom.
V dnešnej dobe, keď sa priemysel čoraz viac zameriava na špičkové technológie, je nevyhnutná modernizácia existujúcich materiálov a vývoj materiálov s novými vlastnosťami. V leteckom priemysle, ktorý je stále v raných štádiách, je potrebné vyvinúť vysokopevnostné materiály, ktoré dokážu odolať nielen extrémnym teplotám v blízkosti Slnka a iných horúcich planét, ale aj kryogénnym teplotám, ako aj zrážkam s meteoritmi a inými objektmi. Okrem toho, vzhľadom na súčasnú vysokú úroveň environmentálneho povedomia, je potrebné vyvinúť ekologické materiály, ktoré nespôsobujú znečistenie a sú po likvidácii ľahko biologicky odbúrateľné. Vzhľadom na tieto faktory je technológia materiálového inžinierstva nevyhnutná pre ďalší rozvoj tohto odvetvia, a preto sa materiálové inžinierstvo bude v budúcnosti naďalej rozvíjať.
Aplikácie materiálového inžinierstva sú mimoriadne rozmanité. Zohráva kľúčovú úlohu v rôznych odvetviach vrátane umelých orgánov a biomateriálov v medicíne, vysokoúčinných polovodičov a batérií novej generácie v elektronickom priemysle a solárnych článkov a vodíkových palivových článkov v energetickom sektore. Najmä materiálové inžinierstvo v kombinácii s nanotechnológiou sa stáva centrom technológií novej generácie. Nanomateriály majú jedinečné fyzikálne a chemické vlastnosti, ktoré sa v konvenčných materiáloch nenachádzajú, čo otvára širokú škálu potenciálnych aplikácií. Tento pokrok v materiálovom inžinierstve obohatí a spríjemní naše životy.
Ďalším lákadlom materiálového inžinierstva je jeho kreativita a inovácia. Proces vytvárania úplne nových materiálov a ich používania na vývoj nových produktov a technológií je náročný aj fascinujúci zároveň. Napríklad transparentné kovy, samoopraviteľné materiály a ultraľahké, vysokopevnostné materiály boli kedysi predmetom sci-fi, ale teraz sú predmetom aktívneho výskumu a vývoja. Tieto kreatívne výzvy sú jedným z hlavných lákadiel materiálového inžinierstva a priťahujú k tomuto odboru mnoho študentov.
Ako už bolo spomenuté, keďže sa materiálové inžinierstvo zameriava na materiály ako predmet svojho štúdia, jeho rozsah je skutočne rozsiahly. V dôsledku toho študenti materiálového inžinierstva získajú široké znalosti o iných inžinierskych disciplínach a základné vedecké poznatky. Keďže sa naučia analyzovať inžinierstvo ako celok, majú vlastnosti „všeumelec“, ktoré dnešná spoločnosť vyžaduje. Ak poznáte niekoho, kto sa špecializuje na materiálové inžinierstvo, táto osoba sa prediera k tomu, aby sa stala „všeumelec“ schopným splniť vaše sny – napríklad oblek Iron Mana alebo neviditeľný plášť Harryho Pottera, ktoré ste videli len vo filmoch.
Študenti na Katedre materiálového inžinierstva sa neobmedzujú len na teóriu; budujú si praktické zručnosti prostredníctvom rôznych experimentov a projektov. Získavajú praktické skúsenosti priamou prácou s rôznymi materiálmi a procesmi používanými v reálnych priemyselných prostrediach a riešením problémov. Tieto skúsenosti im kladú základy pre to, aby po ukončení štúdia zohrávali významnú úlohu v rôznych priemyselných odvetviach. Katedra materiálových vied a inžinierstva navyše skúma nové možnosti prostredníctvom interdisciplinárnej spolupráce. Napríklad integráciou s oblasťami ako chemické inžinierstvo, fyzika a biotechnológia sú priekopníkmi v nových výskumných oblastiach a vyvíjajú inovatívne technológie.
Preto je Katedra materiálových vied a inžinierstva jednou z kľúčových disciplín smerujúcich do budúcnosti a jej význam rastie deň čo deň. Študenti vyvíjajú nové materiály a technológie, aby sa prispôsobili neustále sa meniacemu priemyselnému prostrediu, a tým budujú lepšiu budúcnosť. Študenti odboru materiálových vied a inžinierstva sú aktívne v popredí týchto výziev a inovácií a ich výskum a úsilie prinesú významné zmeny do nášho každodenného života.
