Koordynator przedmiotu, wykładowca: Prof. dr hab. inż. Jan Chłopek (Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki)

Transkrypt

1 WYKŁAD 1

2 PRZEDMIOT MATERIAŁOZNAWSTWO DLA STUDENTÓW II ROKU MIĘDZYWYDZIAŁOWEJ SZKOŁY INŻYNIERII BIOMEDYCZNEJ Koordynator przedmiotu, wykładowca: Prof. dr hab. inż. Jan Chłopek (Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki) KONTAKT: tel pokój 105, budynek A3 chlopek@agh.edu.pl

3 PRZEDMIOT MATERIAŁOZNAWSTWO wykład: 30 godzin laboratorium: 30 godzin seminarium: 30 godzin Warunki zaliczenia przedmiotu: - kolokwia - sprawozdania z laboratorium - egzamin

4 PLAN WYKŁADÓW 1. Natura wiązań, struktura krystaliczna i amorficzna. Konsekwencje natury wiązań. 2. Mikrostruktura materiałów. Następstwa sposobów otrzymywania. 3. Nanostruktury. 4. Biomateriały (pojęcia podstawowe). 5. Powierzchnia materiału czynniki decydujące o oddziaływaniu biologicznym. 6. Właściwości mechaniczne. 7. Właściwości cieplne. 8. Właściwości elektryczne. 9. Właściwości optyczne. 10.Właściwości magnetyczne. 11.Właściwości biologiczne. 12.Mechanizmy degradacji materiałów. 13.Metale budowa, właściwości, otrzymywanie. 14.Ceramika - budowa, właściwości, otrzymywanie. 15.Polimery - budowa, właściwości, otrzymywanie. 16.Kompozyty - budowa, właściwości, otrzymywanie

5 LITERATURA [1] Dobrzański Leszek A.: Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe: podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2006 [2] Dobrzański Leszek A.: Metaloznawstwo z podstawami nauki o materiałach. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa [3] Michael F. Ashby, Hugh Shercliff and David Cebon: Materials: engineering, science, processing and design. wyd. Amsterdam: Elsevier: Butterworth-Heinemann, [4] Askeland Donald R., Phulé Pradeep P.: The Science and engineering of materials. Pacific Grove: Thomson Brooks/Cole, cop [5] Wprowadzenie do Foresight u Technologicznego Materiałów Polimerowych w Polsce, IWN Poznań 2007

6 LITERATURA Roman Pampuch: Materiały ceramiczne: zarys nauki o materiałach nieorganicznoniemetalicznych, wyd. Warszawa : Państ. Wydaw. Naukowe, Roman Pampuch: Współczesne materiały ceramiczne. AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Ashby, Michael F.: Materiały inżynierskie. 1, Właściwości i zastosowania / Michael F. Ashby, David R. H. Jones ; wyd. pol. pod red. Stefana Macieja Wojciechowskiego. Warszawa: Wydaw. Nauk.-Techniczne, Ashby, Michael F.: Materiały inżynierskie. 2, Kształtowanie struktury i właściwości, dobór materiałów / Michael F. Ashby, David R. H. Jones ; wyd. pol. pod red. Stefana Macieja Wojciechowskiego. Warszawa : Wydaw. Nauk.-Techniczne, Chemia polimerów: praca zbiorowa. T.1 Makrocząsteczki i metody ich otrzymywania T.2 Podstawowe polimery syntetyczne i ich zastosowania T.3 Polimery naturalne i polimery o specjalnych właściwościach pod red. Zbigniewa Florjańczyka i Stanisława Penczka. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna 2000 pod red. Macieja Nałęcza, Tom IV Biomateriały, Warszawa: Akademicka Oficyna Wydawnicza Exit, 2003, grudzień 2003 Konsztowicz, Krzysztof J.: Kompozyty wzmacniane włóknami: podstawy technologii, Kraków : Wydaw. AGH, Skrypty Uczelniane AGH Marek Blicharski: Wstęp do inżynierii materiałowej, Wydawnictwa Naukowo- Techniczne, 2006.

7 MATERIAŁOZNAWSTWO - IDEA Połączenie Nauki o Materiałach z Inżynierią Materiałową Nauka o materiałach (Materials Science) - relacja pomiędzy budową i właściwościami materiałów. Inżynieria Materiałowa (Materials Engineering) - technologie otrzymywania materiałów o zadanej budowie i właściwościach dla spełnienia określonej funkcji. Materiały funkcjonalne (inżynierskie)

8 MATERIAŁOZNAWSTWO - IDEA Usytuowanie Nauki o Materiałach między innymi dyscyplinami nauki INŻYNIERIA FIZYKA NAUKA O MATERIA- ŁACH MATEMATYKA CHEMIA [1]

9 INŻYNIERIA MATERIAŁOWA PROJEKTOWANIE (DESIGNING) TECHNOLOGIA (PROCESSING) METODY BADAWCZE (TESTING)

10 TECHNOLOGIA MATERIAŁÓW to nauka o wytwarzaniu wyrobów z materiałów wyjściowych formująca prawa, środki do ich realizacji, szukająca dróg ich optymalizacji tėchnė - sztuka, rzemiosło logos -słowo, opis, wiedza

11 faza gazowa faza ciekła faza stała chemiczna krystalizacja z fazy gazowej CVD krystalizacja z fazy ciekłej spiekanie, wysokotemperaturowy proces zespalania ziarn) ciało stałe, materiał

12 INŻYNIERIA inżynier z łac. ingeniator, człowiek obdarzony geniuszem, talentem, dobrą głową i przenikliwością. Fundament sztuki inżynierskiej - związek między teorią i praktyką inżynieria - jest umiejętnością wykorzystywania wiedzy naukowej i doświadczenia w celu tworzenia konstrukcji i sprowadza się do adaptowania materiałów i energii dla zaspokajania potrzeb społecznych. Materiały inżynierskie (funkcjonalne)

13 GŁÓWNE CZYNNIKI DECYDUJĄCE O POZIOMIE CYWILIZACYJNYM MATERIAŁY POZIOM CYWILIZA- CYJNY ŹRÓDŁA ENERGII METODY PRZEKAZYWANIA INFORMACJI

14 ZMIANY W SPOSOBIE WYTWARZANIA I WYKORZYSTYWANIA MATERIAŁÓW faza umiejętności naturalnych (przed epoką brązu) faza sztuki rzemieślniczej (epoka brązu i wczesna epoka żelaza) faza wynalazków inżynierskich (od końca XVIIIw.) faza odkryć naukowych (od połowy XIXw.)

15 HISTORYCZNY ROZWÓJ MATERIAŁÓW [1]

16 TECHNOLOGIA - CZYNNIKI Struktura elektronowa Wiązanie chemiczne Skład chemiczny Struktura atomowa (krystaliczna, amorficzna) Upakowanie atomów (gęstość) Geometria (izotropia, anizotropia) Skład fazowy, Mikrostruktura (krystality, ziarna, pory, cząstki, włókna) Powierzchnia starzenie w warunkach pracy właściwości sposób otrzymywania projektowanie wspomaganie komputerowe modelowanie procesów ochrona środowiska (recykling) analiza kosztów, marketing kontrola jakości (normy) TECHNOLOGIA

17 Struktura elektronowa atomów wiązania między atomami główne właściwości metali, ceramiki i polimerów Właściwości fizyczne (przewodnictwo elektryczne, dielektryczne i magnetyczne zachowanie, charakterystyka termiczna, optyczna, sprężysta).

18 ENERGIA WIĄZAŃ TYP WIĄZANIA: JONOWE ENERGIA WIĄZANIA kj/mol KOWALENCYJNE METALICZNE Van der WAALSA oraz WODOROWE < 40

19 Rozwój nowych materiałów - elektronowa i atomowa struktura modele dla zminiaturyzowanych elektronicznych urządzeń - modyfikacja struktury molekularnej spektrum polimerów - kontrolowana mikrostruktura stopy metaliczne, tworzywa ceramiczne - kompozyty unikatowe właściwości

20 PODSTAWOWE GRUPY MATERIAŁÓW Metale Ceramika Hybrydy Kompozyty Polimery Szkła Elastomery [3]

21 PODSTAWOWE GRUPY MATERIAŁÓW Metale Półprzewodniki Nadprzewodniki Szkła metaliczne Kompozyty Ceramika Polimery Grafit [2]

22 MATERIAŁY: SCHEMAT ORGANIZACYJNY Rodzina Klasa Podklasa Właściwości Materiały Ceramika i szkło Metale i stopy Polimery i elastomery Hybrydy Stal Stopy Cu Stopy Al Stopy Ti Stopy Ni Stopy Zn Gęstość Gęstość Właściwości: Właściwości: -Mechaniczne -Mechaniczne -Termiczne -Termiczne -Elektryczne -Elektryczne -Optyczne -Optyczne -chemiczne -chemiczne Dane materiału [3]

23 MATERIAŁY kombinacja składu chemicznego (warianty pierwiastków) różne sposoby ułożenia atomów tych pierwiastków w przestrzeni MATERIAŁ SPOSÓB WIDZENIA od od zewnątrz --właściwości od od wewnątrz struktura i i mikrostruktura

24 SKALE PATRZENIA NA MATERIAŁ* * na przykładzie materiału wykonanego ze stopu aluminium makroskala mikrostruktura -ziarna 1-10 mm 1 mm=10-3 m mikrostruktura -dendryty i fazy µm nanostruktura 1 µm=10-6 m -wydzielenia nm 1 nm=10-9 m skala atomowa Å 1 Å=10-10 m [4]

25

26 KLASYFIKACJA MATERIAŁÓW FUNKCJONALNYCH MATERIAŁY: dla przemysłu lotniczego i kosmonautycznego (stopy aluminium, tytanu, kompozyty włókniste) biomedyczne (ceramika fosforanowa, stale implantacyjne, stopy tytanu, polimery resorbowalne) dla elektroniki (krzem, BaTiO 3, YBa 2 Cu 3 O 7-x, polimery przewodzące) dla energetyki (UO 2, Ni-Cd) dla ochrony środowiska (szkła, ceramika, filtry, sorbenty) magnetyczne (Fe, Fe-Si, NiZn, MnZn) optyczne (SiO 2, GaAs, szkła, YAG) inteligentne (stopy z pamięcią kształtu Ni-Ti, hydrożele) konstrukcyjne (stal, beton, stopy aluminium, ceramika budowlana)

27 MATERIAŁY METALICZNE UKŁAD OKRESOWY PIERWIASTKÓW (metale zaznaczono na zielono) [1]

28 MATERIAŁY METALICZNE Metale i ich stopy (stal, aluminium, tytan, miedź, nikiel, itd.) Charakterystyka: Wiązanie metaliczne między atomami; Krystalizują zazwyczaj w trzech typach sieci: regularnej płasko centrowanej, regularnej przestrzennie centrowanej i heksagonalnej (Bravais'go sieci). W reakcji chemicznej wykazują tendencje do oddawania elektronów (tworzą kationy); Z tlenem tworzą tlenki metali, niektóre reagują z wodą, tworząc zasady; W temperaturze pokojowej wszystkie metale, z wyjątkiem rtęci (ciecz), występują w stałym stanie skupienia (tworzą tzw. kryształy metaliczne); [4]

29 MATERIAŁY METALICZNE Metale i ich stopy (stal, aluminium, tytan, miedź, nikiel, itd.) Charakterystyka: Dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne; Dodatni temperaturowy współczynnik rezystywności (opór elektryczny zwiększa się z podwyższeniem temperatury) Relatywnie wysoka wytrzymałość, sztywność; Plastyczne, ciągliwe; Połysk zdolność odbijania promieni przez wypolerowane powierzchnie; Wada - na ogół duży ciężar właściwy; Podstawowe tworzywo na wyroby przemysłu maszynowego oraz na konstrukcje metalowe. [4]

30 MATERIAŁY METALICZNE PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ W MEDYCYNIE Endoproteza stawu biodrowego Śruby i płytki do zespalania kości Instrumentarium chirurgiczne Implanty stomatologiczne

31 MATERIAŁY CERAMICZNE Nieograniczone związki metali z tlenem, azotem, węglem, borem i innymi pierwiastkami, w których atomy połączone są wiązaniem jonowym i kowalencyjnym. Przykłady: ceramika budowlana (cegły, dachówka, kafle itp.); ceramika szlachetna (stołowa, płytki ścienne i podłogowe, sanitarna, dekoracyjna); materiały ogniotrwałe; cement i materiały wiążące (w połączeniu z kruszywem służą do produkcji budynków, dróg, mostów i wiaduktów, zapór); ceramika zaawansowana: np. dla elektroniki, motoryzacji, medycyny) Do ceramiki zalicza się również szkło. [4]

32 MATERIAŁY CERAMICZNE UKŁAD OKRESOWY PIERWIASTKÓW (metale zaznaczono na zielono, inne główne pierwiastki tworzące materiały ceramiczne zaznaczono na różowo) [1]

33 MATERIAŁY CERAMICZNE Charakterystyka: Twarde Odporne na ścieranie Kruche Odporne na wysoką temperaturę Słabe przewodnictwo cieplne i elektryczne Niemagnetyczne Odporne na utlenianie Stabilne chemicznie [4]

34 MATERIAŁY CERAMICZNE PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ W MEDYCYNIE Al 2 O 3, ZrO 2 - Główka i panewka endoprotezy stawu biodrowego Element endoprotezy stawu kolanowego Wypełnianie ubytków kostnych - porowata ceramika korundowa*, bioszkła, hydroksyapatyt * Zakład Badawczo-Produkcyjny Bioceramiki Instytutu Szkła i Ceramiki (ISIC).

35 MATERIAŁY POLIMEROWE Polimery (tworzywa sztuczne, plastiki) materiały organiczne, złożone ze związków węgla, wodoru i innych pierwiastków niemetalicznych. Polimery są makrocząsteczkami i powstają w wyniku połączenia wiązaniami kowalencyjnymi w łańcuchy wielu grup atomów zwanych monomerami. Pomiędzy makrocząsteczkami - siły Van der Waalsa. Schemat prostoliniowego odcinka typowego łańcucha polietylenu (cały łańcuch może zawierać podstawowych jednostek monometrycznych). [1]

36 MATERIAŁY POLIMEROWE UKŁAD OKRESOWY PIERWIASTKÓW (pierwiastki tworzące polimery zaznaczono na fioletowo) [1]

37 MATERIAŁY POLIMEROWE Charakterystyka: Zwykle duża odporność chemiczna (np.: na korozję), na działanie substancji żrących; Niezbyt duża odporność termiczna; Małe przewodnictwo cieplne i elektryczne; Niska wytrzymałość; Mała gęstość; Łatwość modelowania i nadawania dowolnych kształtów. Przykłady: polietylen, polipropylen, polistyren, polichlorek winylu, teflon

38 MATERIAŁY POLIMEROWE PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ W MEDYCYNIE Śruby do zespalania kości Nici chirurgiczne, protezy naczyniowe Sprzęt jednorazowego użytku strzykawki, rękawiczki, cewniki, pojemniki itp. Elementy endoprotez stawu biodrowego

39 MATERIAŁY KOMPOZYTOWE KOMPOZYT - materiał powstały w wyniku połączenia dwóch lub więcej materiałów wyjściowych. Właściwości kompozytu są odmienne od właściwości poszczególnych składników efekty synergiczne. Osnowa: metalowa, polimerowa, ceramiczna Wzmocnienie: np. cząstki, włókna (krótkie, długie) metalowe, polimerowe, ceramiczne

40 MATERIAŁY KOMPOZYTOWE TKANKA KOSTNA I TKANKA MIĘŚNIOWA JAKO PRZYKŁAD KOMPOZUTU - BIOMIMETYZM MIĘŚNIE (struktura włóknista) WIĘZADŁA I ŚCIĘGNA KOŚĆ wzmocnienie osnowa

41 MATERIAŁY KOMPOZYTOWE PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ W MEDYCYNIE Endoproteza stawu biodrowego Materiały: -głowa ceramiczna ZrO 2 - trzpień kompozyt węgiel-węgiel Stabilizatory złamanych kości Materiał: - kompozyt włókno węglowe żywica epoksydowa

42 NANOMATERIAŁY wszelkie materiały, w których występują regularne struktury na poziomie molekularnym, tj. jeden wymiar nie przekracza 100 nanometrów. nanocząstki nanoproszki nanowłókna nanowarstwy

43 NANOMATERIAŁY a) c) b) d) Przykłady nanomateriałów do zastosowań w elektronice: a) 200 nm nikiel, b) 20 nm srebro, c) 500 nm płytki srebra, d) Φ 50 nm wielościenne nanorurki węglowe (NanoDynamics Inc.).

44 NANOTECHNOLOGIE W MEDYCYNIE NANOCZĄSTKI, NANOROBOTY, BIOMARKERY, NANOKOMPOZYTY Stosowanie nanorobotów do oczyszczania systemów cyrkulacyjnych w organizmie Dostarczanie tlenu do uszkodzonych tkanek Monitorowanie i diagnozowanie chorób Środki kontrastujące w diagnostyce medycznej - Obrazowanie metodą Rezonansu Magnetycznego MRI - Obrazowanie optyczne -Ultradźwięki Farmaceutycznie dobrze tolerowane nośniki dla wydajnego transportu leków do szczególnych miejsc działania (receptory, enzymy) Nowe kierunki w terapii genowej Chirurgiczny dostęp to trudnodostępnych miejsc ciała Rozwój inżynierii tkankowej Zdolność do przekraczania biologicznych barier takich jak: membrany komórek lub barier dla krwi mózgowej

45 MATERIAŁY INTELIGENTNE Materiał inteligentny (ang. smart material) materiał zmieniający swoje właściwości w kontrolowany sposób w reakcji na bodziec otoczenia. Materiał taki łączy w ramach jednej struktury właściwości sensora z właściwościami aktywatora. [5]

46 MATERIAŁY INTELIGENTNE Rejestracja sygnału z otoczenia odzew sensor przetwornik fizycznych i chemicznych sygnałów wejściowych z otoczenia mikroprocesor analiza sygnałów elektrycznych aktywator przejęcie sygnałów elektrycznych od mikroprocesora i przekształcenie w odpowiednie akcje fizyczne i chemiczne EFEKTY: piezoelektryczne galwaniczne ogniwa elektrochemiczne (zmiany stężenia tlenu) stopy z pamięcią kształtu (termosprężysta przemiana fazowa)

47 MATERIAŁY INTELIGENTNE IDEA INTELIGENTNEGO UKŁADU MATERIAŁOWEGO mikroprocesor sensor aktywator Rejestracja zmian w środowisku Odzew na zmiany środowisko

48 MATERIAŁY INTELIGENTNE - HYDROŻELE Sensor czuły na zmiany ph Aktywator skurcz - rozkurcz Inteligentny system

49 MATERIAŁY INTELIGENTNE Hydrożelowy system zbiornik insuliny z membraną z kopolimeru Kontrolowane dostarczanie insuliny dla leczenia diabetyków

50 MATERIAŁY INTELIGENTNE STOPY Z PAMIĘCIĄ KSZTAŁTU W medycynie stosowane np. jako samorozprężające się stenty przywracające drożność naczyń krwionośnych, przewodów żółciowych, przełyku, jelit, tchawicy lub dróg moczowych 8 o C 37 0 C

51 ZALEŻNOŚĆ POMIĘDZY PROCESEM TECHNOLOGICZNYM, STRUKTURĄ I WŁAŚCIWOŚCIAMI MATERIAŁU Proces technologiczny Mikrostruktura materiału Optymalne opracowanie materiału o wymaganych właściwościach dla określonego zastosowania Właściwości materiału [4]

52 PODSTAWY DOBORU MATERIAŁÓW Czynniki decydujące o doborze materiałów: - Koszt materiału -Gęstość materiału -Właściwości materiału - Odporność materiału na zużycie i korozję - Zdolność do recyklingu

53 PROJEKTOWANIE MATERIAŁÓW Cel: opracowanie materiału bezpiecznie spełniającego swoją funkcję przy rozsądnych kosztach Gromadzenie danych Analiza statystyczna Wybór materiałów i procesów Analiza ekonomiczna Mechanical Properties Bulk Modulus GPa Compressive Strength MPa Ductility Elastic Limit MPa Endurance Limit MPa Fracture Toughness MPa.m 1/2 Hardness MPa Loss Coefficient Modulus of Rupture MPa Poisson's Ratio Shear Modulus GPa Tensile Strength MPa Young's Modulus GPa $ Test Wyniki testu Dane Potencjalne zastosowania Produkt końcowy Badania i charakterystyka Wybór i wdrożenie [3]

54 PROJEKTOWANIE MATERIAŁÓW MATERIAŁ: PRAWIDŁOWY ZBYT GIĘTKI ZBYT SŁABY ZBYT KRUCHY ZA CIĘŻKI [3]

55 PODSTAWY DOBORU MATERIAŁÓW KOMPUTEROWE WSPOMAGANIE DOBORU MATERIAŁÓW Systemy komputerowego wspomagania: projektowania CAD (computer aided design) wytwarzania CAM (computer aided manufacturing) doboru materiałów CAMS (computer aided materials selection) Dobrane materiały mają najkorzystniejsze właściwości użytkowe i technologiczne, przy odpowiedniej gęstości oraz najniższych możliwych kosztach materiałów [2]

56 PODSTAWY DOBORU MATERIAŁÓW KOMPUTEROWE WSPOMAGANIE DOBORU MATERIAŁÓW Wykorzystanie metod komputerowego wspomagania w doborze materiałów wymaga opracowania obszernych baz danych zawierających informacje o różnych materiałach i ich właściwościach. Dane tego typu opracował m.in. Michael F. ASHBY w formie wykresów porównujących właściwości różnych materiałów. [2]

57 PORÓWNANIE WŁAŚCIWOŚCI MATERIAŁÓW MODUŁ SPRĘŻYSTOŚCI I GĘSTOŚĆ - WYKRES UPROSZCZONY MAPY ASHBY EGO 1000 Ceramika Moduł Younga E, (GPa) Drewno Pianki Kompozyty Polimery Metale 0.01 Elastomery Gęstość (g/cm 3 ) 30

58 WŁAŚCIWOŚCI MATERIAŁÓW MECHANICZNE opisują jak materiał reaguje na zastosowane siły lub naprężenia wytrzymałość plastyczność sztywność pełzanie zmęczenie odporność na zużycie twardość FIZYCZNE opisują odpowiedź materiału na zjawiska fizyczne elektryczne magnetyczne optyczne termiczne zachowanie chemiczne [4]

59 WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE: AKCJA - REAKCJA Siła P Siła P σ naprężenie σ 2 σ 1 σ 2 σ 1 odkształcenie pękanie odkształcenie pękanie

60 WŁAŚCIWOŚCI CIEPLNE: AKCJA - REAKCJA Q ciepło λ przewodnictwo cieplne reakcje chemiczne przemiana fazowa Δ T pękanie α rozszerzalność cieplna topnienie

61 WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNE: AKCJA - REAKCJA pole magnetyczne indukcja magnetyczna diamagnetyki paramagnetyki ferromagnetyki ferryty magnetostrykcja namagnesowanie właściwości fizyczne

62 WŁAŚCIWOŚCI ELEKTRYCZNE: AKCJA - REAKCJA pole elektryczne straty dielektryczne przewodnictwo elektryczne efekt piezoelektryczny odwrotny polaryzacja przebicie elektryczne elektrostrykcja

63 WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE: AKCJA - REAKCJA FOTONY załamanie i odbicie światła barwa pochłanianie luminescencja transmisja

64 DEGRADACJA W ŚRODOWISKU obciążenie, wysoka temperatura, środowisko gazów lub cieczy korozja wysokotemperaturowa korozja elektrochemiczna erozja podkrytyczny rozwój pęknięć utlenianie zużycie trybologiczne

65 WPŁYW ŚRODOWISKA BIOLOGICZNEGO środowisko biologiczne odpowiedź immunologiczna adsorpcja białek biopotencjały korozja bakterie, biofilmy aktywność biologiczna reakcje tkankowe odpowiedź ogólnoustrojowa degradacja, resorpcja reakcja komórkowa bioprądy

66 PRZYSZŁOŚĆ INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ OBSZARY PRIORYTETOWE EUROPEJSKICH BADAŃ W ZAKRESIE INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ (Biała Księga Unii Europejskiej) opracowanie nowych materiałów intensyfikacja prac w zakresie projektowania i badania nowych materiałów, zjawisk i własności opracowanie strategii badań interdyscyplinarnych opracowanie materiałów specjalnych o wysokim potencjale innowacyjności materiały inteligentne, biomateriały, nanomateriały oraz materiały dla alternatywnych źródeł energetycznych [5]

67 PRZYSZŁOŚĆ INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ BADANIE ZJAWISK ZACHODZĄCYCH W MATERIAŁACH I TECHNIKI BADAWCZE Kierunek badań - Kontrola zjawisk zachodzących w materiałach w skali nanometrów i femtosekund (1 fs = s). projektowanie w mikroskali kształtowanie zjawisk w sposób kontrolowany i powtarzalny biomimetyka badania zjawisk w warunkach ekstremalnych analiza zjawisk dynamicznych i rozpraszania na powierzchni styku [5]

68 PRZYSZŁOŚĆ INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ BADANIA SYNTEZY I PRZETWARZANIA MATERIAŁÓW zwiększenie kontroli nad składem, budową i funkcjami materiałów szybkie formowanie badanie materiałów we wszystkich skalach długości modelowanie komputerowe cienkie warstwy i powłoki [5]

69 PRZYSZŁOŚĆ INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAAWANSOWANE TECHNIKI ANALITYCZNE mikroskopia o wysokiej rozdzielczości charakterystyka materiałów i zjawisk w czasie rzeczywistym tworzenie analitycznych sieci naukowych i centrów doskonałości [5]