СУЧАСНІ ТЕНДЕНЦІЇ РОЗВИТКУ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА

Чуйко М.М., к.т.н.; Чуйко А.М., к.т.н., доц.; Назарько В.О.
ХТЕІ КНТЕУ, м. Харків


СУЧАСНІ ТЕНДЕНЦІЇ РОЗВИТКУ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА

Сьогодні в умовах науково-технічного прогресу матеріалознавство, як і будь-яка природнича наука і навчальна дисципліна, безперервно розвивається. Сучасні тенденції в розвитку матеріалознавства характеризуються накопиченням значного об'єму кількісної інформації про структуру і властивості як традиційних матеріалів, так і нових, отриманих наукою і промисловістю: органічних і неорганічних полімерних матеріалів, керамік і композиційних матеріалів на їх основі тощо.
Традиційно у матеріалознавстві основним найважливішим типом матеріалів розглядаються метали. Проте вимоги до набору необхідних сьогодні властивостей, що пред'являються сучасною промисловістю до матеріалів, постійно росте. На початку минулого століття наука надала для матеріалознавців як об'єкт дослідження і застосування якісно новий вид матеріалів – органічні синтетичні полімери (полібутадієн, фенолоформальдегідні смоли тощо) і композиційні системи на їх основі. Однак, за даними багатьох вчених, зараз наступає ера не тільки полімерних, а й керамічних матеріалів. Це можна пояснити наявністю практично невичерпної сировинної бази для отримання керамічних матеріалів, меншою енергоємністю їх виробництва і унікальністю властивостей (від жаростійких і надтвердих до еластичних, електро- і надпровідних), а також широтою галузей практичного застосування цих матеріалів. Отже, вищезазначене дає можливість зробити висновок про перспективність і необхідність розвитку керамічного матеріалознавства [1].
Сьогодні доцільно говорити про комплексне використання різних матеріалів без їх протиставлення один одному, оскільки кожен з них (метал, полімер, кераміка тощо) має свої традиційні галузі застосування. Тим більше, що нові досягнення матеріалознавчої науки привели до створення таких матеріалів нового покоління (композиційних і наноматеріалів, керамічних і полімерних провідників і надпровідників, металевого скла тощо), які мають властивості або їх комплекс, не притаманні традиційним матеріалам.
Тому актуальним на сьогоднішній день є вироблення єдиних універсальних підходів до наукового прогнозування і конструювання структури і властивостей матеріалів будь-якої природи (метал, кераміка, полімер тощо). Це необхідно для раціонального вирішення прикладних завдань з наступним визначенням галузей їх раціонального практичного використання, а також методів і технологій обробки та переробки матеріалів у конкретні вироби і конструкції з комплексом заданих властивостей.
Основними завданнями, які ставить перед матеріалознавством сучасна техніка і промисловість, є конструювання і створення матеріалів нового покоління з комплексом властивостей, що відповідають все зростаючим вимогам за фізико-хімічними, механічними, експлуатаційними та екологічними характеристиками.
Особливе значення в сучасному матеріалознавстві має вироблення практичних рекомендацій щодо застосування конкретних матеріалів в різних виробах і конструкціях, технологій їх обробки, переробки у вироби і подальшого ремонту останніх [2].
Обсяг сучасного матеріалознавства надзвичайно великий і охоплює всі галузі техніки і виробництва. Будь-яка технологія починається з вирішення ряду матеріалознавчих задач: встановлення критеріїв вибору матеріалів з урахуванням призначення виробу і реальних умов його виробництва, визначення допустимих параметрів і режимів обробки матеріалів. Тільки на основі глибоких і всебічних знань будови і властивостей матеріалів можна розробити сучасну технологію, виготовляти вироби високої якості [3].
Успіхи в розвитку хімії, фізики, математики та інших фундаментальних наук, створення сучасних і високоточних засобів вимірювальної техніки істотно збагачують матеріалознавство і створюють умови для постійного розвитку цієї прикладної науки. Використовуючи сучасні засоби аналізу структури і вимірювання властивостей, матеріалознавці розширюють свої пізнання про матеріали, відкривають нові їх якісні сторони, надають обґрунтовані рекомендації щодо раціонального використання існуючих матеріалів і розробляють нові матеріали з поліпшеними властивостями [4].
Таким чином, в даний час матеріалознавство представляє собою науково-технологічну галузь, що швидко розвивається. У багатьох напрямках досягнутий значний прогрес за рахунок поглиблення та розвитку фізичних уявлень про природу матеріалів. Механічні, теплові, електричні, магнітні, надпровідні, напівпровідникові, корозійні та інші необхідні для техніки властивості матеріалів удосконалюються на основі розробки нових технологій.
Крім того, зараз студенти, які навчаються за напрямом підготовки «Товарознавство і торговельне підприємництво» вивчають дисципліну, що має назву «Матеріалознавство та основи технологій виробництва товарів». Згідно освітньо-професійної програми підготовки бакалаврів з товарознавства в рамках цієї дисципліни вивчається не тільки структура, будова, властивості різноманітних матеріалів у виробництві непродовольчих товарів, а й основні принципи технології матеріалів та харчових продуктів. Зокрема під час вивчення цієї дисципліни розглядаються питання про ідентифікацію сировини для виробництва продовольчих товарів, визначення її властивостей, дослідження впливу сировини на споживні властивості товарів, сучасні способи підготовки та перероблення сировини для отримання якісної продукції, технологічні процеси та принципи їх інтенсифікації, основи технології харчових виробництв, а також застосування новітніх технологій у виробництві продуктів харчування. Усе це розширює світогляд майбутнього фахівця та виводить матеріалознавство як навчальну дисципліну на новий рівень з урахуванням сучасних тенденцій розвитку науки і техніки. Адже сучасне промислове виробництво характеризується надзвичайною різноманітністю видів використовуваної сировини, методів її переробки, асортиментом одержуваної продукції. Кількість виробництв і видів продукції постійно зростає. А вивчення технології матеріалів дозволяє ознайомитися із закономірностями технологічних процесів, способами їх оптимізації, орієнтуватися в основних напрямах науково-технічного прогресу.
Отже, матеріалознавство є найбільш потужним напрямом сучасної науки в Україні та вагомою часткою національного багатства, яка в найближчий час повинна неухильно зростати. Зараз найбільш перспективними напрямами в галузі матеріалознавства є: організація промислового випуску конкурентоспроможних на сучасному світовому ринку матеріалів та виробів з них; створення та розвиток промислових технологій переробки й утилізації відходів та виробництва матеріалів із вторинної сировини; створення і організація виробництва наноструктурних компонентів альтернативної енергетики; розробка новітніх матеріалів та методу захисту деталей і вузлів від зносу та корозії в екстремальних умовах експлуатації.

Список використаних джерел: 1. Сироткин О. С. Основы материаловедения : учебное пособие / О. С. Сироткин. – М. : КНОРУС, 2014. – 264 с. 2. Теплухин Г. Н. Материаловедение : учебное пособие / Г. Н. Теплухин, В. Г. Теплухин, И. В. Теплухина. - СПб. – 2010. – 169 с. 3. Воронов С. А. Физическое материаловедение. Часть 1. Перспективные направления материаловедения : учебное пособие / С. А. Воронов, Л. П. Переверзева, Ю. М. Поплавко. – К., 2004. – 196 с. 4. Афтанділянц Є. Г. Матеріалознавство / Є. Г. Афтанділянц, О. В. Зазимко, К. Г. Лопатько – К. : Ліра-К. – 2012. – 216 с.