O que é ciência de materiais? Cursos da faculdade, trabalhos, salários

A ciência de materiais é um campo STEM multidisciplinar que envolve a criação e fabricação de novos materiais com propriedades desejadas específicas. A ciência dos materiais fica na fronteira entre a engenharia e as ciências naturais e, por esse motivo, o campo é frequentemente rotulado com os dois termos: "ciência e engenharia de materiais".

O desenvolvimento e teste de novos materiais se baseiam em vários campos, incluindo química, física, biologia, matemática, engenharia mecânica e engenharia elétrica.

Principais tópicos: Ciência dos materiais

O vidro da tela do seu celular, os semicondutores usados ​​para gerar energia solar, o amortecedor plásticos de um capacete de futebol e as ligas de metal no quadro de sua bicicleta são todos produtos de materiais cientistas. Alguns cientistas de materiais trabalham na área científica do espectro ao projetar e controlar reações químicas para criar novos materiais. Outros trabalham muito mais no campo da ciência e engenharia aplicada do campo, testando materiais para aplicações, desenvolver métodos para produzir novos materiais e combinar as propriedades dos materiais com as especificações necessárias para um produto.

Como o campo é muito amplo, faculdades e universidades geralmente dividem o campo em vários subcampos.

A engenharia de cerâmica e vidro é sem dúvida um dos campos científicos mais antigos, pois os primeiros vasos de cerâmica foram criados há cerca de 12.000 anos. Embora objetos do cotidiano, como louças, vasos sanitários, pias e janelas ainda façam parte do campo, muitas aplicações de alta tecnologia surgiram nas últimas décadas. O desenvolvimento de Gorilla Glass da Corning - o vidro resistente e de alta resistência usado em quase todas as telas sensíveis ao toque - revolucionou muitos campos tecnológicos. Cerâmicas de alta resistência, como carboneto de silício e carboneto de boro, têm numerosos usos industriais e militares, e materiais refratários são usados ​​em qualquer lugar em que altas temperaturas estejam em jogo, desde reatores nucleares até a blindagem térmica em nave espacial. Na frente médica, a durabilidade e resistência das cerâmicas as tornaram um componente central de muitas substituições de juntas.

Os cientistas de polímeros trabalham principalmente com plásticos e elastômeros - materiais relativamente leves e geralmente flexíveis, compostos de moléculas do tipo cadeia longa. De garrafas plásticas a pneus de automóveis a coletes à prova de balas de Kevlar, os polímeros desempenham um papel profundo em nosso mundo. Os estudantes que estudam polímeros precisarão ter fortes habilidades em química orgânica. No local de trabalho, os cientistas trabalham para criar plásticos com resistência, flexibilidade, dureza, propriedades térmicas e até características ópticas necessárias para uma determinada aplicação. Alguns desafios atuais no campo incluem o desenvolvimento de plásticos que se decomporão no ambiente e a criação de plásticos personalizados para uso em procedimentos médicos que salvam vidas.

A ciência metalúrgica tem uma longa história. O cobre tem sido usado por seres humanos há mais de 10.000 anos e o ferro muito mais forte remonta a mais de 3.000 anos. De fato, os avanços na metalurgia podem estar ligados à ascensão e queda das civilizações, graças ao seu uso em armas e armaduras. A metalurgia ainda é um campo importante para as forças armadas, mas também tem um papel significativo nas indústrias automobilística, informática, aeronáutica e de construção. Os metalurgistas geralmente trabalham para desenvolver metais e ligas de metal com a resistência, durabilidade e propriedades térmicas necessárias para uma determinada aplicação.

Materiais eletrônicos, no sentido mais amplo, são quaisquer materiais usados ​​para criar dispositivos eletrônicos. Esse subcampo da ciência dos materiais pode envolver o estudo de condutores, isoladores e semicondutores. Os campos de informática e comunicação dependem fortemente de especialistas em materiais eletrônicos, e a demanda por especialistas continuará forte no futuro próximo. Sempre estaremos procurando dispositivos eletrônicos e sistemas de comunicação menores, mais rápidos e mais confiáveis. As fontes de energia renováveis, como a solar, também dependem de materiais eletrônicos, e ainda há espaço significativo para avanços na eficiência nessa frente.

O campo dos biomateriais existe há décadas, mas decolou no século XXI. O nome "biomaterial" pode ser um pouco enganador, pois não se refere a materiais biológicos, como cartilagem ou osso. Em vez disso, refere-se a materiais que interagem com sistemas vivos. Os biomateriais podem ser de plástico, cerâmica, vidro, metal ou compósito, mas servem para alguma função relacionada ao tratamento ou diagnóstico médico. As válvulas cardíacas artificiais, as lentes de contato e as articulações artificiais são todas feitas de biomateriais projetados para ter propriedades específicas que lhes permitem trabalhar em conjunto com o corpo humano. Tecidos, nervos e órgãos artificiais são algumas das áreas de pesquisa emergentes atualmente.

Se você se formar em ciência e engenharia de materiais, provavelmente precisará estudar matemática através de equações diferenciais, e o currículo básico para um diploma de bacharel provavelmente incluirá aulas dentro física, biologiae química. Outros cursos serão mais especializados e podem incluir tópicos como estes:

• Comportamento Mecânico de Materiais
• Processamento de materiais
• Termodinâmica de Materiais
• Cristalografia e Estrutura
• Propriedades eletrônicas de materiais
• Caracterização de Materiais
• Materiais compósitos
• Materiais biomédicos
• Polímeros

Em geral, você pode esperar muita química e física em seu currículo de ciências dos materiais. Você terá muitas opções eletivas para escolher quando decidir por uma especialidade, como plásticos, cerâmica ou metais.

Se você estiver interessado em ciência e engenharia de materiais, provavelmente encontrará os melhores programas em universidades e institutos tecnológicos abrangentes. faculdades de artes liberais não tendem a ter programas robustos em engenharia, especialmente em um campo interdisciplinar, como a ciência dos materiais, que requer infraestrutura laboratorial significativa. Programas fortes em ciência dos materiais podem ser encontrados nas seguintes escolas nos Estados Unidos:

• Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech)
• Universidade Carnegie Mellon
• Universidade de Cornell
• Instituto de Tecnologia da Geórgia (Georgia Tech)
• Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT)
• Northwestern University
• Universidade de Stanford
• Universidade da Califórnia em Berkeley
• Universidade de Illinois em Urbana-Champaign
• Universidade de Michigan em Ann Arbor

Lembre-se de que todas essas escolas são altamente seletivas. De fato, o MIT, Caltech, Northwestern e Stanford estão entre os 20 faculdades mais seletivas do país, e Cornell não está muito atrás.

Quase todos os graduados em engenharia têm boas perspectivas de emprego em nosso mundo tecnológico, e a ciência e a engenharia de materiais não são exceção. Seus ganhos potenciais, é claro, estarão vinculados ao tipo de trabalho que você busca. Os cientistas de materiais podem trabalhar nos setores privado, governamental ou educacional. Payscale.com afirma que o salário médio de um funcionário com um diploma de bacharel em ciência dos materiais é de US $ 67.900 no início de uma carreira e de US $ 106.300 no meio da carreira.