هندسة المواد

المصدر: فيصل علمجير، كلية علوم وهندسة المواد، معهد جورجيا للتكنولوجيا، أتلانتا، جورجيا يعرف تصوير الهياكل المجهرية للمواد الصلبة ، وتحليل المكونات الهيكلية المصورة ، باسم علم المواد. يمكن ملاحظة المعلومات النوعية مثل ، على سبيل المثال ، ما إذا كانت هناك مسامية في المادة أم لا ، أو كيف يبدو توزيع حجم وشكل الحبوب ، أو ما إذا كان هناك تباين في البنية المجهرية بشكل مباشر. ومع ذلك ، سنرى في الجزء 2 من سلسلة المواد المادية أن الطرق الإحصائية تسمح لنا بالقياس الكمي لهذه الميزات المجهرية وترجمة التحليل...

المصدر: فيصل علمجير، كلية علوم وهندسة المواد، معهد جورجيا للتكنولوجيا، أتلانتا، جورجيا يعرف تصوير الهياكل المجهرية للمواد الصلبة ، وتحليل المكونات الهيكلية المصورة ، باسم علم المواد. في كثير من الأحيان ، نود تحديد البنية المجهرية الداخلية ثلاثية الأبعاد للمادة باستخدام السمات الهيكلية التي يتضح منها سطح ثنائي الأبعاد المكشوف. في حين أن الطرق المقطعية القائمة على الأشعة السينية يمكن أن تكشف عن بنية مجهرية مدفونة (على سبيل المثال فحوصات التصوير المقطعي المحوسب التي نعرفها في السياق الطبي) ، فإن...

المصدر: فيصل علمجير، كلية علوم وهندسة المواد، معهد جورجيا للتكنولوجيا، أتلانتا، جورجيا التحليل الطيفي للإلكترون الضوئي بالأشعة السينية (XPS) هو تقنية تقيس التركيب الأولي والصيغة التجريبية والحالة الكيميائية والحالة الإلكترونية للعناصر الموجودة داخل المادة. يتم الحصول على أطياف XPS عن طريق تشعيع مادة بحزمة من الأشعة السينية مع قياس الطاقة الحركية وعدد الإلكترونات التي تهرب من أعلى عدة نانومترات من المادة التي يتم تحليلها في نفس الوقت (ضمن ~ أعلى 10 نانومتر ، للطاقات الحركية النموذجية...

المصدر: فيصل علمجير، كلية علوم وهندسة المواد، معهد جورجيا للتكنولوجيا، أتلانتا، جورجيا حيود الأشعة السينية (XRD) هو تقنية تستخدم في علم المواد لتحديد التركيب الذري والجزيئي للمادة. يتم ذلك عن طريق تشعيع عينة من المادة بالأشعة السينية الساقطة ثم قياس شدة وزوايا تشتت الأشعة السينية التي تناثرها المادة. يتم رسم شدة الأشعة السينية المتناثرة كدالة لزاوية التشتت ، ويتم تحديد بنية المادة من تحليل الموقع ، في الزاوية ، وشدة قمم الشدة المتناثرة. بالإضافة إلى القدرة على قياس متوسط مواضع الذرات في البلورة...

المصدر: سينا شهباز محمدي و بيمان شاهبيجي-رودبوشتي-رودبوشتي، كلية الهندسة، جامعة كونيتيكت، ستورز، كونيتيكت نظرا لأن المجاهر الإلكترونية أصبحت أكثر تعقيدا وتستخدم على نطاق واسع في مختبرات الأبحاث ، يصبح من الضروري تقديم قدراتها. شعاع الأيونات المركز (FIB) هو أداة يمكن استخدامها من أجل تصنيع وتقليم وتحليل وتوصيف المواد على مقاييس ميكرو ونانو في مجموعة متنوعة من المجالات من الإلكترونيات النانوية إلى الطب. يمكن اعتبار أنظمة FIB عبارة عن حزمة من الأيونات يمكن استخدامها لطحن (الرش والترسيب وتصوير...

المصدر: سينا شهباز محمدي و بيمان شاهبيجي-رودبوشتي-رودبوشتي، كلية الهندسة، جامعة كونيتيكت، ستورز، كونيتيكت ذوبان منطقة التصلب الاتجاهي هو عملية معدنية يتم فيها إذابة منطقة ضيقة من البلورة (عادة على شكل شريط). يتحرك الفرن على طول عينة شكل القضيب ، مما يعني أن المنطقة المنصهرة تتحرك على طول البلورة ويتم نقل المنطقة المنصهرة من أحد طرفي الشريط إلى الطرف الآخر. تستخدم هذه الآلية على نطاق واسع في السبائك ، لكن الذرات المذابة تميل إلى الانفصال عن الذوبان. في هذا النوع من السبائك ، تتركز الشوائب أيضا...

المصدر: دانييل ن. بيتي و تايلور دي سباركس ، قسم علوم وهندسة المواد ، جامعة يوتا ، سولت ليك سيتي ، يوتا يعد قياس السعرات الحرارية للمسح التفاضلي (DSC) مقياسا مهما لتوصيف الخصائص الحرارية للمواد. يستخدم DSC بشكل أساسي لحساب كمية الحرارة المخزنة في مادة ما أثناء تسخينها (السعة الحرارية) بالإضافة إلى الحرارة الممتصة أو المنبعثة أثناء التفاعلات الكيميائية أو تغيرات الطور. ومع ذلك ، يمكن أن يؤدي قياس هذه الحرارة أيضا إلى حساب خصائص مهمة أخرى مثل درجة حرارة الانتقال الزجاجي ، وتبلور البوليمر ،...

المصدر: إليز إس دي بوكي ، ودانييل ن. بيتي ، و تايلور دي سباركس ، قسم علوم وهندسة المواد ، جامعة يوتا ، سولت ليك سيتي ، يوتا طريقة وميض الليزر (LFA) هي تقنية تستخدم لقياس الانتشار الحراري ، وهي خاصية خاصة بالمادة. الانتشار الحراري (α) هو نسبة مقدار الحرارة التي يتم إجراؤها بالنسبة إلى مقدار الحرارة المخزنة في المادة. يرتبط بالتوصيل الحراري () ، ومقدار الحرارة المنقولة عبر مادة بسبب تدرج درجة الحرارة ، من خلال العلاقة التالية: (المعادلة 1) حيث ⍴ هي كثافة المادة و Cp هي السعة الحرارية...

المصدر: لوجان جي كيفر ، وأندرو ر. فالكوفسكي ، و تايلور دي سباركس ، قسم علوم وهندسة المواد ، جامعة يوتا ، سولت ليك سيتي ، يوتا الطلاء الكهربائي هو عملية تستخدم التيار الكهربائي لتقليل الكاتيونات المعدنية الذائبة بحيث تشكل طبقة رقيقة على قطب. تشمل تقنيات ترسيب الأغشية الرقيقة الأخرى ترسيب البخار الكيميائي (CVD) ، وطلاء الدوران ، والطلاء بالغمس ، وترسيب الرش وغيرها. يستخدم CVD سلائف الطور الغازي للعنصر المراد ترسبه. ينشر طلاء الدوران السلائف السائلة بالطرد المركزي. يشبه طلاء الغمس طلاء الدوران...

المصدر: جيه جاكوب شافيز ، وريان تي ديفيس ، و تايلور دي سباركس ، قسم علوم وهندسة المواد ، جامعة يوتا ، سولت ليك سيتي ، يوتا يعد التمدد الحراري مهما للغاية عند التفكير في المواد التي سيتم استخدامها في الأنظمة التي تعاني من تقلبات في درجة الحرارة. قد يكون التمدد الحراري المرتفع أو المنخفض في مادة ما مرغوبا فيه وقد لا يكون مرغوبا فيه ، اعتمادا على التطبيق. على سبيل المثال ، في مقياس حرارة سائل شائع ، ستكون المادة ذات التمدد الحراري العالي مرغوبة بسبب حساسيتها للتغيرات في درجات الحرارة. من ناحية...

المصدر: كارا إنغراهام ، جاريد ماكوتشين ، و تايلور دي سباركس ، قسم علوم وهندسة المواد ، جامعة يوتا ، سولت ليك سيتي ، يوتا المقاومة الكهربائية هي قدرة عنصر الدائرة الكهربائية على مقاومة تدفق الكهرباء. يتم تعريف المقاومة من خلال قانون أوم: (المعادلة 1) حيث هو الجهد و هو التيار. قانون أوم مفيد لتحديد مقاومة المقاومات المثالية. ومع ذلك ، فإن العديد من عناصر الدوائر أكثر تعقيدا ولا يمكن وصفها بالمقاومة وحدها. على سبيل المثال ، إذا تم استخدام تيار متردد (AC) ، فستعتمد المقاومة غالبا على تردد...

المصدر: سينا شهباز محمدي و بيمان شاهبيجي-رودبوشتي-رودبوشتي، كلية الهندسة، جامعة كونيتيكت، ستورز، كونيتيكت العظام عبارة عن مركبات مصنوعة من مصفوفة خزفية وتعزيزات من ألياف البوليمر. يساهم السيراميك في قوة الانضغاط ، ويوفر البوليمر قوة شد وانحناء. من خلال الجمع بين مواد السيراميك والبوليمر بكميات مختلفة ، يمكن للجسم إنشاء مواد فريدة مصممة خصيصا لتطبيق معين. بصفتهم مهندسين في الطب الحيوي ، فإن امتلاك القدرة على استبدال العظام وتكرارها بسبب المرض أو الإصابة الرضحية هو جانب حيوي من العلوم الطبية.

المصدر: سينا شهباز محمدي و بيمان شاهبيجي-رودبوشتي-رودبوشتي، كلية الهندسة، جامعة كونيتيكت، ستورز، كونيتيكت تعرف السبائك ذات حجم الحبوب أقل من 100 نانومتر باسم سبائك البلورات النانوية. نظرا لخصائصها الفيزيائية والميكانيكية المحسنة ، هناك طلب متزايد باستمرار على توظيفها في مختلف الصناعات مثل أشباه الموصلات وأجهزة الاستشعار الحيوية والفضاء. لتحسين معالجة وتطبيق السبائك النانوية البلورية ، من الضروري تطوير ما يقرب من 100٪ من المواد السائبة الكثيفة التي تتطلب تأثيرا تآزريا لارتفاع درجة الحرارة...

المصدر: Amber N. Barron و Ashlea Patterson و Taylor D. Sparks ، قسم علوم وهندسة المواد ، جامعة يوتا ، سولت ليك سيتي ، UT الهلاميات المائية هي فئة متعددة الاستخدامات من البوليمرات المتشابكة التي يتم إنتاجها من خلال إجراءات بسيطة نسبيا وبمواد غير مكلفة بشكل عام. يمكن تشكيلها من محلول وتتضمن عمودا فقريا بوليمريا يتكون من كواشف مونومر ، وهو بادئ يجعل البوليمر متفاعلا وأنواع متشابكة تربط سلاسل البوليمر معا. أحد الجوانب المهمة لهذه المواد هو أنها تنتفخ في وجود الماء ، ولكن يمكن ضبط هذه الاستجابة...