Zeitschrift für Materialwissenschaft und Nanomaterialien

Materialtheorie, Berechnung 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.