b'\n_START_ARTICLE_\nMateriaalitiede\n_START_PARAGRAPH_\nMateriaalitiede on luonnontieteiden ja insin\xc3\xb6\xc3\xb6ritieteiden rajapintaan sijoittuva poikkitieteellinen tutkimusala. Materiaalitiede kattaa kaikki materiaalit, metallit, puolijohteet, polymeerit, keraamit, lasit, biomateriaalit, jne. Materiaalitieteen l\xc3\xa4hialoja ovat mm. materiaalifysiikka, nanotiede, ep\xc3\xa4orgaaninen kemia, polymeeriteknologia ja lujuusoppi. Materiaalitiedett\xc3\xa4 sovelletaan kaikkialla teollisuudessa, mm. elektroniikassa, optiikassa, energiatekniikassa, koneenrakennuksessa, kemiantekniikassa ja l\xc3\xa4\xc3\xa4ketieteellisess\xc3\xa4 tekniikassa. _NEWLINE_Katso my\xc3\xb6s Materiaalitekniikka\n_START_SECTION_\nMateriaalitieteen alalajit\n_START_PARAGRAPH_\nAlan laajuuden vuoksi tutkimus ja opetus on kuitenkin jakautunut moniksi suppeammiksi suuntauksiksi. Elektroniikan materiaalit k\xc3\xa4sitteen alla tutkitaan esimerkiksi piikiteiden ja galliumnitridikalvojen kasvatusta, komponenttien toimintaperiaatteita, valmistusta ja luotettavuutta. Biomateriaalitiede tutkii sek\xc3\xa4 el\xc3\xa4v\xc3\xa4\xc3\xa4 materiaa (kuten solukalvojen tai DNA:n mekaanisia ominaisuuksia), biologista alkuper\xc3\xa4\xc3\xa4 olevia materiaaleja (puukuituja ja muita biopolymeerej\xc3\xa4), biomimeettisi\xc3\xa4 materiaaleja (synteettisi\xc3\xa4 materiaaleja, jotka on valmistettu matkien joko biologisia prosesseja tai rakenteita), ja l\xc3\xa4\xc3\xa4ketieteellisi\xc3\xa4 implantteja (tekoniveli\xc3\xa4, keinotekoisia syd\xc3\xa4nl\xc3\xa4ppi\xc3\xa4, hammaspaikkoja). Metallurgia tutkii metallien jalostamiseen liittyvi\xc3\xa4 prosesseja ja metallien ja metalliseosten ominaisuuksia. Metallurgian alalajeja ovat esimerkiksi pyrometallurgia, hydrometallurgia ja jauhemetallurgia.\n_START_SECTION_\nTutkimuskohteet ja -menetelm\xc3\xa4t\n_START_PARAGRAPH_\nMateriaalitiede tutkii aineen fysikaalista rakennetta mm. r\xc3\xb6ntgendiffraktiolla (kiteisyys ja amorfisuus), elektronimikroskopioilla (kidevirheet, kiteisyys, raerajat, erkaumat) ja atomivoimamikroskoopeilla (pinnan rakenne). Kemiallista koostumusta tutkitaan erilaisilla optisilla ja spektroskooppisilla menetelmill\xc3\xa4 (kuten atomiabsorptio-, r\xc3\xb6ntgenfluoresenssi ja massaspektrometria). S\xc3\xa4hk\xc3\xb6isist\xc3\xa4 ominaisuuksista t\xc3\xa4rkeimpi\xc3\xa4 ovat johtavuus (resistiivisyys), dielektrisyysvakio, energiavy\xc3\xb6t, tai suprajohtavuus. Optisista ominaisuuksista mielenkiintoisia ovat mm. transmissio, absorptio, heijastavuus tai kahtaistaittavuus. Materiaalitiede kattaa my\xc3\xb6s aineen termiset ominaisuudet (l\xc3\xa4mm\xc3\xb6njohtavuus, ominaisl\xc3\xa4mp\xc3\xb6kapasiteetti, faasimuutosl\xc3\xa4mp\xc3\xb6tilat), magneettiset ominaisuudet (paramagneettisuus, ferromagneettisuus, diamagneettisuus), ja mekaaniset ominaisuudet (puristuslujuus, kimmokerroin, kovuus). Mekaanisia ominaisuuksia tutkitaan erilaisilla veto-, puristus- ja taivutuskokeilla.\n_START_SECTION_\nNanomateriaalit\n_START_PARAGRAPH_\nNanomittakaavassa monet aineen ominaisuudet muuttuvat merkitt\xc3\xa4v\xc3\xa4sti. Jos metallin kiteet ovat nanometrin kokoluokkaa, aineen mekaaniset ominaisuudet usein paranevat, mm. lujuus kasvaa, mutta s\xc3\xa4hk\xc3\xb6njohtavuus heikkenee. Jos metalli muodostuu muutamien satojen tai tuhansien atomien klustereista, n\xc3\xa4ill\xc3\xa4 on vain joitakin makroskooppisen materiaalin ominaisuuksia, ja esimerkiksi kultaklustereiden sulamispiste on vain muutamia satoja asteita, kun kullan normaali sulamispiste on yli 1000 astetta. Hiilell\xc3\xa4 on useita allotroppisia muotoja, kuten fullereenit, nanoputket ja grafeeni, ja niiden poikkeuksellisia ominaisuuksia, kuten eritt\xc3\xa4in suurta s\xc3\xa4hk\xc3\xb6n ja l\xc3\xa4mm\xc3\xb6njohtavuutta ja mekaanista lujuutta, tutkitaan lukuisiin sovelluksiin.\n_START_SECTION_\nOhutkalvot\n_START_PARAGRAPH_\nOhutkalvot ovat muutamasta atomikerroksesta muutamaan mikrometriin paksuisia kalvoja. Niiden ominaisuudet ovat vahvasti kalvon paksuudesta riippuvaisia: mm. resistiivisyys, dielektrisyysvakio ja taitekerroin ovat voimakkaasti paksuuden funktiota. Koska tarvittavat ainem\xc3\xa4\xc3\xa4r\xc3\xa4t mikrometrin tai nanometrin paksuisissa kalvoissa ovat eritt\xc3\xa4in pienet, ei kalliiden tai harvinaisten materiaalien (kuten kulta, iridium tai timantti) k\xc3\xa4ytt\xc3\xb6 ole hintakysymys. Ohutkalvon kasvatus tapahtuu joko fysikaalisilla tai kemiallisilla menetelmill\xc3\xa4 joko tyhji\xc3\xb6ss\xc3\xa4 tai nestefaasissa. H\xc3\xb6yrystyksess\xc3\xa4 kuumasta metallista irtoaa atomeja, jotka kulkeutuvat tyhji\xc3\xb6ss\xc3\xa4 pinnoitettavan aineen p\xc3\xa4\xc3\xa4lle. Plasmamenetelmiss\xc3\xa4 energeettisten atomien t\xc3\xb6rm\xc3\xa4ykset irrottavat kohtiosta atomeja, jotka kulkeutuvat tyhji\xc3\xb6ss\xc3\xa4 pinnalle kondensoituen siell\xc3\xa4 kalvoksi. H\xc3\xb6yrystys ja plasmamenetelm\xc3\xa4t tunnetaan yhteisesti fysikaalisina kasvatusmenetelmin\xc3\xa4 (PVD, Physical Vapor Deposition). Kemiallisessa kaasufaasikasvatuksessa (CVD, Chemical Vapor Deposition) kuumat kaasut reagoivat aineen pinnalla muodostaen kalvoa. Atomikerroskasvatuksessa (ALD, Atomic Layer Deposition) k\xc3\xa4ytet\xc3\xa4\xc3\xa4n my\xc3\xb6s kemiallisia pintareaktiota, mutta pulssitettuna, jolloin kalvon paksuus saadaan helposti atomikerroksen paksuudesta ja pulssien lukum\xc3\xa4\xc3\xa4r\xc3\xa4st\xc3\xa4. Ohutkalvoja k\xc3\xa4ytet\xc3\xa4\xc3\xa4n mikroelektroniikassa s\xc3\xa4hk\xc3\xb6johtoina ja eristein\xc3\xa4; optiikassa heijastuksenestokerroksina, kemiassa katalyyttein\xc3\xa4, ja konepajatekniikassa kulutusta kest\xc3\xa4vin\xc3\xa4 pinnoitteina.\n_START_SECTION_\nKomposiittimateriaalit\n_START_PARAGRAPH_\nKomposiittimateriaalit ovat kahden erilaisen aineen yhdistelmi\xc3\xa4. Komposiitissa molemmat ainesosat s\xc3\xa4ilyv\xc3\xa4t erillisin\xc3\xa4 my\xc3\xb6s lopputuotteessa, toisin kuin seoksissa, joissa aineet sekoittuvat atomitasolla (kuten hiili rautaan ter\xc3\xa4ksess\xc3\xa4). Kansanomainen \xe2\x80\x9dlasikuitu\xe2\x80\x9d on komposiittimateriaali, jossa epoksihartsia on vahvistettu lasikuiduilla. Uusien lentokoneiden kevyt, mutta luja rakennusmateriaali on samantapaista komposiittia, mutta epoksia on vahvistettu hiilikuiduilla. Staattiselta s\xc3\xa4hk\xc3\xb6lt\xc3\xa4 suojautumisessa k\xc3\xa4ytett\xc3\xa4v\xc3\xa4 s\xc3\xa4hk\xc3\xb6\xc3\xa4johtava kumi on komposiitti jossa kumiin on sekoitettu hiilip\xc3\xb6ly\xc3\xa4, joka tekee materiaalista johtavaa.\n_START_SECTION_\nMateriaalien ymp\xc3\xa4rist\xc3\xb6vuorovaikutukset\n_START_PARAGRAPH_\nMateriaalien vuorovaikutukset ymp\xc3\xa4rist\xc3\xb6ns\xc3\xa4 kanssa muodostavat laajan kent\xc3\xa4n, jota tutkitaan monien eri sovellusten n\xc3\xa4k\xc3\xb6kulmasta. Korroosio on metallisten materiaalien suuri ongelma. S\xc3\xa4teilynkest\xc3\xa4vyys on elint\xc3\xa4rke\xc3\xa4\xc3\xa4 ydinvoimaloissa. Laivojen pinnan pit\xc3\xa4isi est\xc3\xa4\xc3\xa4 mikro-organismien kiinnittyminen. Hammaspaikkojen pit\xc3\xa4\xc3\xa4 kest\xc3\xa4\xc3\xa4 mekaanista rasitusta ja suun bakteerien hy\xc3\xb6kk\xc3\xa4yksi\xc3\xa4. Kierr\xc3\xa4tystekniikka on oleellinen osa materiaalien hallintaa.\n_START_SECTION_\nMateriaalitieteen opiskelu\n_START_PARAGRAPH_\nMateriaalitiedett\xc3\xa4 voi opiskella Aalto-yliopistossa sek\xc3\xa4 Tampereen teknillisess\xc3\xa4 yliopistossa (TTY). Aalto-yliopiston Kemiantekniikan korkeakoulussa (http://chem.aalto.fi/fi/for/prospective/). Materiaalitekniikan laitoksella tutkitaan mm. ohutkalvoja ja mikro- ja nanomateriaaleja, magneettisia materiaaleja, materiaalien kierr\xc3\xa4tyst\xc3\xa4, metallurgiaa, korroosiota ja komposiittimateriaaleja. Kemian laitoksella tutkitaan materiaaleja mm. energiatekniikan sovelluksiin (polttokennoihin, akkuihin, superkondensaattoreihin). Polymeeriteknologian laboratoriossa tutkitaan mm. polymeerej\xc3\xa4 l\xc3\xa4\xc3\xa4ke- ja solukasvatussovellutuksiin. Puunjalostustekniikan laitoksella tutkitaan mm. nanoselluloosaa ja puun solusein\xc3\xa4n rakennetta._NEWLINE_TTY:ll\xc3\xa4 materiaalitekniikan koulutusohjelmassa voi opiskella metalli-, polymeeri-, keraami-, tekstiili-, ja komposiittimateriaaleja sek\xc3\xa4 esimerkiksi materiaalikemiaa ja materiaali karakterisointia. TTY:ll\xc3\xa4 tutkimusalueita on mm. materiaalien kuluminen ja pinnoittaminen._NEWLINE_Lis\xc3\xa4ksi Aallossa on S\xc3\xa4hk\xc3\xb6tekniikan korkeakoulussa elektroniikan, optiikan ja nanomateriaalien tutkimusta ja opetusta; Aallon Perustieteiden korkeakoulussa on laajaa materiaalifysiikan tutkimusta ja opetusta (mm. hiilen nanomateriaalit, biomimeettiset materiaalit, puolijohdemateriaalit, energiatekniikan materiaalit). _NEWLINE_Helsingin yliopiston kemian laitoksella on laaja materiaalikemian tutkimus, mm. atomikerroskasvatus (ALD). HY:n fysiikan laitoksella tutkitaan materiaalifysiikkaa laajasti sek\xc3\xa4 laskennallisesti ett\xc3\xa4 kokeellisesti, mm. s\xc3\xa4teilyn vuorovaikutusta aineen kanssa, nanomateriaaleja, biomateriaaleja, sek\xc3\xa4 kehitet\xc3\xa4\xc3\xa4n r\xc3\xb6ntgentutkimus- ja ionisuihkumenetelmi\xc3\xa4 aineen rakenteen tutkimiseksi.'