علم مواد (Materials Science)
بررسی رابطه بین ساختار و خواص مواد را بررسی می کند.
Structure  vs  Properties
ساختار:
ساختار نحوه قرار گرفتن اجرا در کنار هم
رابطه ساختار وخواص
تمام خواص از ساختار یعنی نحوه کنار هم قرار گرفتن اجزا نتیجه می شود.
 بنابراین با کنترل ساختار می توان خواص راکنترل کرد.
Performance
رسانایی الکتریکی در فلزات و غیر فلزات
رسانایی الکتریکی در گرافیت و الماس :
رابطه بین  processing و Properties
خواص Properties
خواص فیزیکی: خواصی هستند که مربوط به کنش ماده با سایر مواد یا انواع محرکها می باشد
مثل خواص شیمیایی- نوری – مغناطیسی- دی الکتریکی و….
خواص مکانیکی : مربوط به خواصی از ماده است که ماده هنگام اعمال بار از خود نشان می دهد
مثل تنش تسلیم-آستحکام کششی – سختی- ductility
Toughness(چقرمگی)
دسته بندی مواد
بنابراین مواد مهندسی به 4 دسته کلی تقسیم می شوند:
1- فلزات : فلزات موادی هستند که اتمها در آنها با پیوند فلزی در کنار هم قرار دارند.
خواص: استحکام نسبتا بالا- Ductility High – قابلیت شکل دادن-رسانایی حرارتی والکتریکی
2-  سرامیک ها : ترکیبات شیمیایی حاصل از دو یا چند عنصر مثل فلز و غیرفلز
Al + O=Al2O3
نوع پیوند در سرامیکها یونی وکووالانسی است
خواص: تنش تسلیم و استحکام بالا-تردی- مقاوم دربرابر حرارت و عوامل شیمیایی- رسانایی الکتریکی آنها طیف گسترده ای دارد.
3- پلی مر ها : از زنجیره های طولانی از مولکول های تکرار شونده تشکیل شده اند که معمولا کربن عنصر ساختاری اصلی است.
مانند C2H2:  (اتیلن) : === پلی اتیلن
خواص عمومی : استحکام پایین – نقطه ذوب پایین- قابلیت شکل پذیری مناسب
4- کامپوزیت ها :
ترکیب دو یا بیشتر از مواد هستند که دارای خواصی هستند که هیچ یک از اجزاء به تنهایی ندارند
به 3 دسته کلی تقسیم می شوند:
1- کامپوزیت های پایه پلی مری
2- کامپوزیت های زمینه فلزی
3- کامپوزیت های زمینه سرامیکی
2-پیوندهای بین اتمی
تمام مواد از قرار گرفتن اتم ها در کنار هم تشکیل شده اند. برای درک برخی خواص مواد نیاز به مطالعه پیوند بین اتم داریم.
اتم ها به دو صورت با همدیگر پیوند دارند:
۱ پیوندهای اولیه (اصلی): این پیوندها شامل پیوندهای یونی، کوالانسی و فلزی هستند و به طورکلی پیوندهایی قوی هستند.
۲ پیوندهای ثانویه (فرعی): این پیوندها شامل پیوندهای واندروالس و هیدروژنی هستند که نسبتاً ضعیف هستند. در این پیوندها انتقال و اشتراک الکترون وجود ندارد.
پیوند فلزی:
۱ این نوع پیوند در فلزات و آلیاژهای آن ها یافت می شود.
۲ مهم ترین مشخصه ساختار الکترونی فلزات؛ دارا بودن الکترون آزاد است. (این الکترون ها تعلق خاص به هسته ندارند.)
۳ مدلی که برای تشریح پیوند فلزی ارائه شده است بر اساس مدل “دریای الکترون آزاد” است در این مدل الکترو نهای آزاد به صورت دریایی از الکترو نهای آزاد که تعلق خاص به یک اتم ندارند در نظر گرفته می شوند و الکترون های غیروالانس باقیمانده و هسته اتم تشکیل هسته های یونی را می دهند. هسته های یونی دارای بار خالص مثبت هستند و در این دریای الکترون شناورند.
شمای پیوند فلزی:
۴. عامل اتصال اتم ها در پیوند فلزی، جاذبه بین الکترون های آزاد و هسته یونی با بار مثبت است.
۵. ماهیت پیوند فلزی غیرجهت داراست.
۶. به کمک این مدل می توان برخی خواص فلزات را توضیح داد:
فلزات رسانای خوب الکتریسته هستند.
ماده ای رسانای خوب الکتریسیته است که بتواند با کمترین مقدار پتانسیل اعمالی؛ حامل های بار الکتریکی (الکترون و/یا یون) را از خود عبور دهد. مواد فلزی به علت دارا بودن الکترون های آزاد، به نیروی محرکه کمی برای انتقال جریان نیاز دارند …