Zeitschrift für Materialwissenschaft und Nanomaterialien

Die Zeitschrift für Materialwissenschaft und Nanomaterialien bietet eine hochwertige Plattform für Forscher, Akademiker und Fachleute aus der ganzen Welt, um Fortschritte in Wissen, Forschung und Praxis in den Bereichen Materialwissenschaft und Nanomaterialien zu fördern. Die Zeitschrift befasst sich mit der Schaffung von Materialien mit neuartigen Eigenschaften im Mikro- und Nanometerbereich und deren Verwendung in verschiedenen Bereichen. Ziel der Zeitschrift ist es, vielen angehenden Forschern auf der ganzen Welt zu helfen, indem sie die neuesten Durchbrüche und technologischen Fortschritte auf diesem Gebiet verbreitet.

Die Zeitschrift für Materialwissenschaft und Nanomaterialien begrüßt Einreichungen von Wissenschaftlern und Ingenieuren aller Fachgebiete, Subspezialitäten und verwandten Fachgebiete wie Nanoroboter, Materialwissenschaften, Nanosensoren, Mikrotechnologie, Forensik, Chemieingenieurwesen, Biologie, Biotechnik und Elektrotechnik. Die Zeitschrift deckt die folgenden Kategorien von Artikeln zur Veröffentlichung ab: Original-Forschungsartikel, Übersichtsartikel, Kurzmitteilung, Kommentar, Meinungsartikel, Kurzrezension usw. Einige der Forschungsgebiete von Interesse sind Bionanomaterialien, nanoskalige magnetische Materialien und Geräte, Nanostrukturen und Nanostrukturierung, Nanomaterialien , Materialwissenschaft und -technik, Materialverarbeitung und -charakterisierung, Materialauswahl, Eigenschaften und Anwendungen.

Der größte Vorteil der Zeitschrift ist die großartige Zusammenarbeit und die enorme Unterstützung durch eine Elitegruppe aus Redaktionsmitgliedern und Gutachtern, die dafür sorgen, dass nur qualitativ hochwertige Forschungsergebnisse veröffentlicht werden. Die Zeitschrift folgt einer strengen, doppelblinden Peer-Review und -Bewertung und ist bestrebt, neuartige und hochwertige Forschungsergebnisse zu Materialwissenschaften und Nanomaterialien zu veröffentlichen, um verschiedene Bereiche wie Nanotechnologie, Elektronik, Computer, Biomedizin, Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie zu bedienen. Autoren können die Funktion zur redaktionellen Nachverfolgung nutzen, um Manuskripte einzureichen und deren Status zu verfolgen.

Biomaterialien

Biomaterialien sind Materialien (synthetisch und natürlich, fest und manchmal flüssig), die in Kontakt mit biologischen Systemen oder in medizinischen Geräten verwendet werden. Als Fachgebiet verzeichneten Biomaterialien seit fast fünf Jahrzehnten ein kontinuierliches Wachstum und nutzen verschiedene Methoden aus den Bereichen Materialwissenschaft und -technik, Chemie, Medizin und Biologie. Biomaterialien berücksichtigen auch Ethik, Recht und das Gesundheitsversorgungssystem. Biomaterialien werden hauptsächlich für medizinische Zwecke verwendet, können aber auch im Bereich der Zellzüchtung in Kulturen, zur Untersuchung von Blutproteinen im klinischen Labor, bei der Verarbeitung von Biomolekülen in der Biotechnologie, für Implantate zur Fruchtbarkeitsregulierung bei Rindern und in diagnostischen Genarrays nützlich sein , in der Aquakultur von Austern und für experimentelle Zell-Silizium-„Biochips“. Die Gemeinsamkeit dieser Anwendungen ist die Wechselwirkung zwischen biologischen Systemen und synthetischen oder modifizierten natürlichen Materialien.

Biomaterialien werden selten allein verwendet, sondern werden immer häufiger in Geräte oder Implantate integriert. Folglich kann das Thema nicht untersucht werden, ohne biomedizinische Geräte und die biologische Reaktion darauf zu berücksichtigen. Biomaterialien werden gelegentlich allein verwendet, werden jedoch immer häufiger in Implantaten und Geräten verwendet. Auf diese Weise kann das Thema nicht untersucht werden, ohne biomedizinische Geräte und deren Reaktion darauf zu berücksichtigen.

Keramische Materialien

Die am weitesten verbreitete Definition einer Keramik lautet: „Eine Keramik ist ein nichtmetallischer, anorganischer Feststoff.“ Somit sind alle anorganischen Halbleiter Keramiken. Per Definition ist ein Material keine Keramik mehr, wenn es geschmolzen wird. Keramische Materialien verfügen aufgrund ihrer Bindungsstärken, Kristallstrukturen und Bandstrukturen über einzigartige Eigenschaften und Anwendungen. Sie finden Verwendung als Strukturmaterialien in thermochemisch anspruchsvollen Umgebungen, verfügen aber auch über einzigartige elektrische, optische und magnetische Funktionalitäten. Wir sind an erstklassiger Forschung zu Hochleistungskeramik beteiligt, von der Verarbeitung über die Mikro-/Nanostruktur bis hin zur Charakterisierung (z. B. mechanisch, elektrisch, optisch und magnetisch) und Geräten.

Keramiken werden normalerweise mit „gemischten“ Bindungen in Verbindung gebracht – einer Kombination aus kovalenten, ionischen und manchmal metallischen Bindungen. Sie bestehen aus Anordnungen miteinander verbundener Atome; Es gibt keine diskreten Moleküle. Diese Eigenschaft unterscheidet Keramik von molekularen Feststoffen wie Jodkristallen.

Magnetische Materialien

Das Ziel der Untersuchung magnetischer Materialien in der MSE-Abteilung besteht darin, besser zu verstehen, welche Rolle grundlegende Komponenten, beispielsweise die Natur und Aneignung wertvoller Kristallstrukturen, Korngrenzen und unklarer Stufen, auf die äußeren magnetischen Eigenschaften von Materialien haben. Wir erforschen die Struktur von Massenmaterialien, dünnen Filmen und Nanopartikelmaterialien mit Methoden für HRTEM, EELS und Röntgenbeugung und denken über ihre magnetischen Eigenschaften mit Standard-Hystereseverfahren nach. Wesentliche thermodynamische Parameter, ähnlich den Curie-Temperaturen, werden sowohl durch thermische Techniken (DSC) als auch durch Magnetometrie berücksichtigt. Ein Großteil unserer Forschung zu magnetischen Materialien ist anwendungsorientiert, einschließlich magnetischer Aufzeichnung (Köpfe und Medien), Aktuatoren und der medizinischen Verwendung magnetischer Nanopartikel. Magnetic Materials Explore ist eng mit dem Data Storage Systems Center (DSSC) verbunden, einem CMU-Industriekonsortium.

Verbundwerkstoffe

Der Ausdruck Verbundwerkstoffe bezieht sich in Bezug auf die Materialwissenschaft auf entworfene Materialien, bei denen mindestens zwei wesentliche Materialien auf irgendeine Weise konsolidiert werden, um die Eigenschaften jedes einzelnen zu nutzen. Diese angetriebenen Materialien werden regelmäßig entwickelt, um Materialien herzustellen, die leichter, geerdeter, ziemlich anpassungsfähig und ziemlich dick sind als die einzelnen Segmente, die gegeneinander antreten. Verbundwerkstoffe haben in einer Vielzahl von Bereichen rasche Fortschritte gemacht, angefangen bei Sportteilen, die leichter, geerdeter oder sicherer sind, bis hin zu Innovationen im Automobilbereich, beispielsweise Kohlefaser, die verwendet wird, um Fahrzeuge geerdeter, leichter und kraftstoffeffizienter zu machen.

Ein Verbundwerkstoff entsteht durch die Verbindung von mindestens zwei Materialien – häufig solchen mit völlig unterschiedlichen Eigenschaften. Die beiden Materialien wirken zusammen und verleihen dem Verbundwerkstoff einzigartige Eigenschaften. Wie dem auch sei, innerhalb des Verbundstoffs können Sie die verschiedenen Materialien ohne großen Aufwand voneinander unterscheiden, da sie sich nicht auflösen oder miteinander vermischen. Der wichtigste Aspekt heutiger Verbundwerkstoffe ist, dass sie leicht und stabil sind. Durch die Auswahl einer geeigneten Mischung aus Gerüst- und Verstärkungsmaterial kann ein anderes Material hergestellt werden, das genau den Anforderungen einer bestimmten Anwendung entspricht. Verbundwerkstoffe bieten außerdem Gestaltungsfreiheit, da große Mengen von ihnen zu komplexen Formen geformt werden können. Der Nachteil sind häufig die Kosten. Obwohl das Endprodukt produktiver ist, sind die Rohmaterialien oft teuer.

Polymere

Polymere werden in zahlreichen Anwendungen zum Material der Wahl, da sie einen minimalen Aufwand und ein geringes Gewicht bieten; Im Laufe des letzten Jahrzehnts haben Entdeckungen Polymere mit der hohen Qualität, Leitfähigkeit oder den optischen Eigenschaften anderer Materialien hervorgebracht, häufig verbunden mit einzigartigen Handhabungs- und Nanofabrikationskapazitäten. Polymere sind ebenfalls die Materialien, die den Biomaterialien am ähnlichsten sind, und finden bei Cornell in vielen Studien im Zusammenhang mit biomedizinischem Design und Nanobiotechnologie eine entscheidende Verwendung. Hybridmaterialien und Nanokomposite, die Polymere mit Nanopartikeln und diskreten anorganischen Stufen verbinden, werden von Spezialisten bei Cornell außerdem als Materialien mit bemerkenswerten physikalischen Eigenschaften untersucht.

Mikro- und mesoporöse Materialien

Mikroporöse und mesoporöse Materialien ist eine universelle Abfrage, die alle Teile durchlässiger Feststoffe abdeckt, die entweder mikroporös (Porenweite bis zu 2 nm) oder mesoporös (Porenweite ca. 2 bis ca. 50 nm) sind. Beispiele sind Zeolithe und zeolithähnliche Materialien, säulenförmige oder nicht säulenförmige Tone, Clathrasile und Clathrate, Kohlenstoffatomsiebe oder mesoporöses Siliciumdioxid und Siliciumdioxid-Aluminiumoxid (z. B. vom Typ M41S mit einem gewünschten Porensystem), Harnstoff und verwandte Wirtssubstanzen oder permeable Metalloxide, Salze und Verbundmaterialien. Sowohl herkömmliche als auch hergestellte Materialien sind im Umfang der Zeitschrift enthalten. Zu den Themen gehören: alle Teile mikroporöser und mesoporöser Feststoffe, die in der Natur vorkommen; die Synthese kristalliner oder amorpher Materialien mit Poren im geeigneten Bereich; die physikalisch-chemische, insbesondere spektroskopische und mikroskopische Darstellung solcher Materialien; ihre Modifikation, beispielsweise durch Ionenaustausch und Festkörperreaktionen; alle Themen, die mit der Diffusion mobiler Spezies in den Poren solcher Materialien in Zusammenhang stehen; Adsorption (und andere Ablösungsmethoden) unter Verwendung mikroporöser oder mesoporöser Adsorbentien; Katalyse durch solche Materialien; Gastgeberverbände; theoretische Wissenschaft und Darstellung der oben genannten Wunder; alle Punkte, die mit ihrer Anwendung oder potenziellen Anwendung in der modernen Katalyse, Trenntechnik, Umweltschutz, Elektrochemie, Membranen, Sensoren, optischen Geräten usw. identifiziert wurden.

Materialsynthese

Die Materialtechnik ist gleichzeitig so alt wie die Geschichte der Menschheit (Bronzezeit, Eisenzeit, Siliziumzeit) und eine Spanne, die heute mit späten Fortschritten explodiert, wenn wir die Kontrolle über die Struktur auf der Nanoskala erlangen oder in sie vordringen Bereiche, in denen hergestellte und natürliche Materialien eine Schnittstelle bilden. Innerhalb des Chemieingenieurwesens umfassen bestimmte Qualitäts- und Intrigenbereiche natürliche Materialien (die beiden Polymere und kleinen Partikel), kolloidale Dispersionen und Nanopartikel, die Keramikproduktion und Gläser sowie Biomaterialien. Einsatzgebiete unserer Entwicklungen sind leichte Grundmaterialien, großflächige Elektronik, Flüssigkeiten mit maßgeschneiderter Strahlführung und neuartige pharmazeutische Förderfahrzeuge.

Materialberechnung und -design

Ein Material wird als eine Substanz charakterisiert (häufig eine starke, es können jedoch auch andere dichte Phasen eingebaut werden), die für bestimmte Anwendungen eingesetzt werden soll. Materialien lassen sich größtenteils in zwei Klassen einteilen: kristallin und nichtkristallin. Die üblichen Materialien sind Metalle, Halbleiter, Keramik und Polymere. Neue und angetriebene Materialien, die entstehen, sind Nanomaterialien und Biomaterialien.

Die Prämisse der Materialwissenschaft besteht darin, die Struktur von Materialien zu betrachten und sie mit ihren Eigenschaften in Beziehung zu setzen. Sobald ein Materialforscher über diese Struktur-Eigenschafts-Beziehung nachdenkt, wäre er in der Lage, die relative Leistung eines Materials in einer bestimmten Anwendung zu untersuchen. Diese Eigenschaften, zusammengenommen und durch die Gesetze der Thermodynamik und Energie miteinander verknüpft, bestimmen die Mikrostruktur eines Materials und damit seine Eigenschaften.

Die Untersuchung aktueller Materialien erfordert regelmäßig eine umfassende Mischung aus Berechnungen und Tests, wobei das Endziel darin besteht, die Strukturen und Eigenschaften der Materialien sowie deren Zusammenhang mit Synthese und Verarbeitung allgemein zu verstehen. Verschiedene Berechnungsstrategien auf verschiedenen räumlich-zeitlichen Skalen sind inzwischen gut etabliert und reichen von Schätzungen elektronischer Strukturen im Hinblick auf die Dichtefunktionstheorie, Kernatomelemente und Monte-Carlo-Verfahren, Phasenfeldtechnik bis hin zu kontinuumsmakroskopischen Anwendungen. Material Design ist ein zusammengestelltes Framework, das Theorie, Ressourcen und Instrumente zur Schaffung fortschrittlicher digitaler Begegnungen vereint.