Materialvetenskap

Mål

Syftet med kursen är att ge en bred grundläggande förståelse för material, deras egenskaper och möjliga tillämpningar. Efter genomgången kurs skall studenterna kunna:

• förklara samband mellan ett materials egenskaper och användning.
• konstruera och använda fasdiagram baserat på en termodynamiska beskrivningen.
• beskriva egenskaper hos strukturella och funktionella material utifrån en atomistisk beskrivning.
• argumentera för möjliga tillämpningar av ett material baserat på dess egenskaper samt kunna härleda ett materialval baserat på efterfrågade egenskaper.

Innehåll

Kursen ger en översikt över de grundläggande begreppen inom materialvetenskap. Den behandlar olika klasser av fasta funktionella material inklusive metalliska (elementära metaller och legeringar), halvledare (i synnerhet keramer) och isolerande fasta material samt smältor. Såväl perfekta kristaller som defekter, inklusive vakanser, interstitialer och dislokationer diskuteras. Kursen ger dessutom en introduktion till den termodynamiska beskrivningen av elementära och binära system, inklusive: Fasdiagram, jämvikter i fast lösning, metastabila tillstånd, fasomvandlingar och atomära processer, t.ex. korntillväxt och diffusion. Vidare diskuteras materialens mikro- och nanostrukturer och det ges en introduktion till flerfasmaterial. Kursen introducerar grunderna i utvalda experimentella och numeriska tekniker samt nya metoder för maskininlärning inom materialvetenskap. Slutligen diskuteras sambanden mellan teori, materialsyntes, struktur/bindning och egenskaper, inklusive elektroniska och magnetiska egenskaper, beskrivning av elasticitet, plasticitet och mekanismer som leder till en försvagning och/eller fraktur av materialet.