#Curs 1-Istoric Stiinta Materialelor

Data Momente importante in istoria materialelor

Semnificatie

28,000 BC (estimativ)

8000 BC(estimativ)

5000 BC

(estimativ)

Primele ceramici arse --figurine in forma de animale si oameni, placi, si bile -- (gasite in asezarile de pe dealurile Pavlov din Moravia) sunt confectionate manual incepand din aceasta perioada.

Cea mai timpurie forma a metalurgiei incepe o data cu decorarea cuprului prin batai de ciocan de catre oamenii din Neolitic.

In Turcia moderna si in imprejurimi, oamenii descopera posibilitatea extragerii cuprului lichid din malachit si azurit, precum si faptul ca metalul topit poate fi turnat in diferite forme.

Introducere in prelucrarea materialelor.

Duce la inlocuirea uneltelor din piatra cu cele din cupru care sunt mult mai durabile si adaptabile.

Introduce metalurgia extractiva – mijloacele de obtinere a comorilor mineralologice ale pamantului.


Semnificatie

3500 BC(estimativ)

3000 BC(estimativ)

2200 BC(estimativ)

Egiptenii topesc fierul pentru prima data (probabil ca si produs de rafinare a cuprului) , folosind cantitati infime in special pentru scopuri ornamentale si ceremoniale.

Lucratorii de metal din regiunea Siriei si Turciei moderne descopera ca adaugarea de minereu de staniu la minereul de cupru inainte de topire duce la producerea bronzului.

Locuitorii din nord-vestul Iranului inventeaza sticla.

Dezvaluie primul secret de procesare al materialului care va deveni dominant in sistemul metalurgic.

Se stabileste conceptul de aliere a metalelor – amestecarea a doua sau mai multe metale pentru a crea o substanta care este mai buna decat suma componentilor sai.

Este introdus al doilea cel mai bun material ingineresc nemetalic (dupa ceramica).


Semnificatie

1500 BC(estimativ)

1500 BC(estimativ)

300 BC(estimativ)

Olarii din China au mestesugarit primul portelan folosind caolin.

Lucratorii care prelucrau metalul din Orientul Apropiat dezvolta arta turnarii cu ajutorul formelor de ceara.

Lucratorii care prelucrau metalul din India de Sud dezvolta tehnica de producere a otelului.

Incepe o lunga traditie de artizanat si arta exceptionala cu aceasta clasa de ceramice.

Se stabileste abilitatea de a crea si a reproduce structuri metalurgice complicate si complexe.

Este produs otelul "wootz" , otel care a devenit faimos sute de ani mai tarziu pentru sabia “Damascus" din otel si care a inspirat generatii intregi de artizani, fierari si metalurgi.


Semnificatie

200 BC(estimativ)

100 BC(estimativ)

400 (estimativ)

Lucratorii chinezi care prelucrau metalul dezvolta turnarea fierului.

Se dezvolta suflarea sticlei, probabil undeva in regiunea Siriei moderne , Lebanon, Jordan si Israel -- cel mai probabil de catre fenicieni.

Fierarii forjeaza si

ridica un pilon

din fier

in Delhi, India.

Se introduce prima abordare de fabricatie a obiectelor din fier in China.

Pemite fabricarea rapida a vaselor mari, transparente, şi ermetice.

Sfidează efectele dăunătoare ale mediului pentru mai mult de un mileniu şi jumătate, prin crearea unui artefact de ştiinţă de lungă durată şi o intriga arheologica.


Semnificatie

1450

1451

1540

Johannes Gutenberg pune la cale un aliaj plumb-staniu-antimoniu turnat în forme din aliaj de cupru pentru a produce cantităţi mari şi precise in functie de tipul cerut de tiparul presei sale.

Johanson Funcken dezvoltă o metodă de separare a argintului din plumb şi cupru, minereuri care sunt deseori amestecate în depozite.

Vannoccio Biringuccio publica De La Pirotechnia.

Stabileşte tehnologia fundamentala ce permite comunicarea în masă.

Stabileşte ca prin intermediul operaţiunilor de prelucrare a minereurilor şi metalelor se poate recupera un metal ca un produs al altor operaţiuni.

Oferă prima apreciere scrisa adecvata in ceea ce priveste practica de turnare.


Semnificatie

1556

1593

1668(estimativ)

Georgius Agricola publica De Re Metallica.

Galileo publica Della Scienza Mechanica ("pe baza cunoştinţelor de mecanică"), pe care o scrie după ce este consultat cu privire la probleme de construcţii navale.

Anton van Leeuwenhoek dezvolta microscopia optica cu capacitati de marire de peste 200 de ori.

Oferă o examinare sistematică şi bine ilustrata a minereurilor şi a metalurgiei aşa cum se practică în secolul al XVI-lea.

Trateaza rezistenta materialelor din punct de vedere stiinţific.

Permite studiu structurilor existente care sunt invizibile cu ochiul liber.


Semnificatie

1709

1750

1755

Abraham Darby I descoperă cocsul ce poate înlocui în mod eficient cărbunele într-un furnal pentru topirea fierului.

În Marea Britanie, este emis brevetul pentru primul adeziv (clei de peşte, un adeziv foarte transparent).

John Smeaton inventeaza betonul modern (ciment hidraulic).

Scade dramatic costul fontei (care permite producţia la scară largă) şi salvează regiunile de defrişări.

Initiaza o succesiune rapidă a dezvoltarii de adezivi din surse naturale şi apoi sintetice.

Introduce materiale de construcţii dominante ale epocii moderne.


Semnificatie

1805

1807

1816

Luigi Brugnatelli inventeaza acoperirea galvanica.

Sir Humphry Davy dezvoltă procesul de electroliză pentru separarea metalelor elementare din săruri, inclusiv potasiu, calciu, stronţiu, bariu, şi magneziu.

Auguste Taveau dezvoltă un amalgam dentar din monede de argint şi mercur.

Inventeaza procesul de larga utilizate industriala a aplicaţiilor funcţionale şi decorative.

Pune bazele electrometalurgiei şi electrochimiei.

Permite umplerile repetabile şi ale materiale dentare şi dezvolta unul dintre cele mai vechi exemple de biomateriale metalice.


Semnificatie

1822

1827

1827

Augustin Cauchy prezintă teoria lui de tensiune şi deformatie pentru a Academiei Franceze de Ştiinţe.

Friedrich Wöhler separa aluminiu ca element.

Wilhelm Albert dezvoltă frânghia din sârmă de fier folosita drept cablu de ridicare pentru minerit.

Oferă prima definitie exacta a tensiunii ca sarcina pe unitatea de suprafaţă a secţiunii transversale a unui material.

Permite folosirea celui mai abundent metal din scoarta terestra.

Prezintă un salt exponenţial pentru construcţiile la scară largă şi manifesta oportunităţi industriale care depasesc limitele frânghiei de cânepă


Semnificatie

1844

1855

Charles Goodyear inventeaza tehnologia de vulcanizare a cauciucului.

George Audemars breveteaza "mătasea artificială" creata prin folosirea scoartei fibroase interioare a unui dud.

Permite realizarea unor progrese enorme în transport, energie electrică, industria de fabricaţie, precum şi in multe alte industrii.

Conduce la fabricarea de matase artificiala şi la inceperea epocii fibrelor sintetice, care are efecte devastatoare asupra industriilor de textile şi materiale.


Semnificatie

1856

1863

1863

Henry Bessemer a inventat un nou procedeu de fabricare a otelului cu continut foarte scazut de carbon, la care se sufla aer prin fonta bruta topita.

Emile şi Pierre Martin obţin pentru prima dată oţel topit din fontă şi fier în cuptor cu vatră prevăzut cu camere regeneratoare - cuptor Siemens-Martin.

Henry Clifton Sorby foloseste microscopia optică pentru a analiza microstructura oţelului.

Acest progres a dus la diminuarea treptata a productiei de fier forjat.Introduce epoca de oţel ieftin, de mare tonaj, permiţând astfel progresul masiv în transporturi, construcţii, şi în industrie în general.

Produce cantităţi mari de oţel de baza prin încălzirea unei combinaţii de oţel cu resturi de minereu de fier -transforma oţelul in cel mai reciclat metal din lume.

Conduce la utilizarea micrografiilor pentru metale şi la ştiinţa metalurgiei.


Semnificatie

1864

1867

1876

Dmitri Mendeleev realizeaza Tabelul periodic al elementelor.

Alfred Nobel breveteaza dinamita.

J. Willard Gibbs publică prima parte a lucrării în două părţi "Echilibrul substanţelor eterogene".

Introduce instrumente de referinţă omniprezente pentru oamenii de ştiinţă şi inginerii din stiinta materialelor.

Se dovedeste a fi de mare ajutor in mineritul la scară larga.

Oferă o bază pentru înţelegerea termodinamicii moderne şi a chimiei fizice.


Semnificatie

1878

1880

1886

William Siemens breveteaza cuptorul cu arc electric.

Pierre Manhès construieşte primul convertor pentru mata de cupru.

Charles Martin Hall şi Paul Héroult au descoperit simultan şi independent reducerea electrolitică a aluminiului din alumina.

Conduce la cuptorul cu arc electric modern, care este principalul tip de cuptor pentru producerea oţelului.

Iniţiază perioada modernă de realizare a cuprului.

Pune bazele procesarii si utilizarii aluminiului in aplicatiile comerciale.


Semnificatie

1890

1896

1898

Adolf Martens examinează microstructura unui aliaj din oţel dur şi constată că, spre deosebire de multe oteluri inferiore care prezintă tipare mai puţin coerente, acest oţel are multe varietăţi de modele, în special in regiunile gruparilor de microcristale orientate diferit.

Pierre and Marie Curie descopera radioactivitatea.

William Roberts-Austen dezvolta diagrama de faza pentru fier si carbon.

Iniţiază utilizarea microscopiei pentru identificarea structurilor cristaline în metale şi raportarea acestor observaţii la proprietăţile fizice ale materialului.

Marchează începutul studierii in era moderna a radiatiilor spontane şi utilizarii radioactivitatii pentru aplicaţiile civile şi militare.

Iniţiază folosirea celei mai semnificative diagrame de fază în metalurgie, oferind baza pentru celelalte sisteme de materiale.


Semnificatie

1900

1901

1904

Johann August Brinell dezvolta un test pentru a estima duritatea metalelor care implică apăsarea unei bile de oţel sau a unui con de diamant asupra probei.

Charles Vincent Potter dezvoltă procesul de flotatie pentru a separa mineralele metalice sulfuroase din minerale inutilizabile.

Leon Guillet dezvolta compozitiile elementelor de aliere pentru primele oteluri inoxidabile.

Stabileşte o metodă fiabilă (şi încă utilizata in prezent) pentru a determina proprietăţile de duritate pentru aproape toate materialele.

Deschide oportunitatile pentru recuperarea la scară largă a metalelor din minereurile care sunt din ce in ce mai dificil de tratat din exploatările miniere.

Extinde versatilitatea oţelului pentru utilizarea în medii corozive.


Semnificatie

1906

1909

1909

Alfred Wilm descopera duritatea prin precipitare pentru aliajele de aluminiu.

Leo Baekeland sintetizează bachelita - plastic dur termorigid.

William D. Coolidge concepe sârma ductila de tungsten utilizata ca filament de iluminat, folosind o abordare metalurgica pe baza de pulbere.

Produce "aluminiul dur", duraluminiul, primul aliaj de aluminiu cu rezistenta mare.

Marcheza inceputul “erei plasticului” si a industriei moderne de mase plastice.

Stimuleaza expansiunea rapidă a lămpilor electrice şi iniţiază ştiinţa metalurgiei pulberilor moderne.


Semnificatie

1911

1912

1912

Kammerlingh Omnes descopera superconductivitatea in timp ce studiaza metalele pure la temperaturi joase.

Max von Laue descopera difractia de raze X prin cristale.

Albert Sauveur publica Metalografia şi Tratamentele termice pentru fier şi oţel.

Pune bazele descoperirilor moderne în supraconductori de joasă şi înaltă temperatură .

Creează mijloace pentru a caracteriza structurile cristaline şi ii inspiră pe WH Bragg şi WL Bragg în dezvoltarea teoriei de difracţie prin cristale, oferind o perspectivă asupra efectelor structurii cristaline asupra proprietăţilor materialelor.

Raspandeste modelul "procesare-structură-proprietăţi", care ghideaza stiinta materialelor si domeniul ingineriei.


Semnificatie

1913

1918

Niels Bohr publica modelul sau pentru structura atomica.

Jan Czochralski publica lucrarea "Ein Neues Verfahren zur Messung des Kristallisationsgeschwindigkeit der Metalle" ("O nouă metodă pentru măsurarea vitezei de cristalizare a metalelor”) , în care autorul descrie o metoda de germinare a monocristalelor metalice.

Introduce teoria conform căreia electronii se afla pe orbite distincte în jurul nucleului atomului, proprietăţile chimice ale elementului fiind în mare măsură determinate de numărul de electroni din fiecare orbita exterioara.

Devine metoda de selectie pentru dezvoltarea materialelor de înaltă performanţă, cum ar fi cristale de siliciu utilizate în industria cipurilor semiconductore de calculator.


Semnificatie

1920

1920

1923

A.A. Griffith publică "Fenomenul de rupere şi curgere în solide", care pune problema de rupere în ceea ce priveşte echilibrul energetic.

Hermann Staudinger publică lucrarea care afirmă că polimerii sunt lanţuri lungi de unităţi moleculare scurte care se repeta, legate prin legături covalente.

John B. Tytus inventeaza laminarea la cald a otelului.

Dezvolta domeniul mecanismelor de rupere.

Deschide drumul pentru dezvoltarea domeniul chimiei polimerilor.

Oferă baza pentru fabricarea la scară largă a produselor din tablă şi plăci.


Semnificatie

1923

1925

Karl Schroter inventeaza carburile cementate ca si clasă de materiale

Erwin Schrödinger inventeaza mecanica undelor ondulatorii şi ecuaţia non-relativistă Schrödinger pentru atomi.

Pune fundamentele materialelor pentru uneltele de bază şi industria de decupare a metalului.

Pune bazele mecanicii cuantice.


Semnificatie

1926

1926

1927

Waldo Lonsbury Semon inventeaza pliclorura de vinil (PVC).

Paul Merica breveteaza adaugarea unor mici cantitati de aluminiu la aliajele de Ni-Cr pentru a crea primul “superaliaj”.

Clinton Davisson and Lester Germer confirma experimental natura ondulatorie a electronului.

Devine materialul de constructii cel mai folosit pe scara larga si cel mai versatil din lume.

Duce la comercializarea motorului cu reacţie, o data cu eficienţa sporită a maşinilor moderne cu turbine.

Oferă studiile fundamentale necesare pentru o mare parte din electronica din ziua de azi care se bazeaza pe starea solida.


Semnificatie

1927

1927

1928

Siegfried Junghans perfectionează un proces de turnare continuă a metalelor neferoase.

Arnold Sommerfeld aplică statisticile cuantice la modelul Drude al electronilor din metale şi dezvoltă teoria electronilor liberi.

Fritz Pfleumer breveteaza banda magnetica.

Oferă baza pentru exploatarea comercială a procesului de turnare continuă la volum mare.

Furnizează un model simplu pentru comportamentul electronilor din structura cristalina a unui metal solid şi contribuie la infiintarea teoriei starii solide.

Stabileşte tehnologia şi conduce la multe inovaţii ulterioare pentru stocarea de date.


Semnificatie

1932

1933

1934

Arne Olander descopera efectul de memorie a formei intr-un aliaj de aur si cadmiu.

Max Knoll si Ernst Ruska construiesc primul microscop electronic de transmisie.

Egon Orowan, Michael Polyani, si G.I. Taylor, in trei lucrari independente, sugereaza ca deformarea plastică a materialelor ductile ar putea fi explicata prin teoria dislocatiilor.

Conduce la dezvoltarea aliajelor comerciale cu memoria formei care sunt folosite in aplicatii medicale precum si in alte domenii.

Permite accesul la noi puteri de marire şi permite înţelegerea mai bună a structurii materialelor.

Oferă o perspectivă decisivă faţă de dezvoltarea ştiinţei moderne a mecanicii solidelor.


Semnificatie

1935

1935

1937

Wallace Hume Carothers, Julian Hill, si alti cercetatori breveteaza polimerul nylon.

Erich Schmid si Walter Boas publica Kristallplastizitaet, care prezinta in detaliu 15 ani de cercetari asupra deformarii plastice ale monocristalelor de metal.

Norman de Bruyne dezvolta compozitul plastic Gordon-Aerolite, care este format din fibre de in îmbinate cu răşină fenolică.

Reduce cu mult cererea de mătase şi serveşte ca un impuls pentru dezvoltarea rapidă a polimerilor.

Duce la o mai buna intelegere a deformarii plastice, o proprietate decisiva a metalelor.

Deschide calea pentru dezvoltarea fibrelor de sticla.


Semnificatie

1937

1939

1939

André Guinier si G.D. Preston raporeaza independent observarea unor striatii raspandite în aliajele aluminiu-cupru supuse unui tratament de imbatranire.

Otto Hahn si Fritz Strassmann descopera ca se poate imparti nucleul unui atom de uraniu prin bombardarea cu neutroni.

Russell Ohl, George Southworth, Jack Scaff, si Henry Theuerer descopera existenta regiunilor de tip p- si n- in silicon.

Conduce la o mai bună înţelegere a mecanismelor de durificare prin precipitare.

Stabileşte fisiunea nucleară şi conduce la aplicaţii în domeniul energiei şi a armelor nucleare.

Oferă un precursor necesar pentru inventarea tranzistorului opt ani mai târziu.


Semnificatie

1940

1942

1948

Wilhelm Kroll dezvolta un proces economic de extractie a titanului.

Frank Spedding dezvolta un proces eficient de obtinere a uraniului de mare puritate din halogenuri de uraniu.

John Bardeen, Walter H. Brattain, si William Shockley inventeaza tranzistorul.

Stabileşte principalul mijloc de producere a titanului de înaltă puritate necesar pentru componentele avioanelor de înaltă performanţă pana la reactoare rezistente la coroziune.

Permite dezvoltarea bombei atomice in Proiectul Manhattan.

Devine piatra de temelie pentru toate electronicele moderne si pentru dezvoltarea microcipurilor şi tehnologiei informatice.


Semnificatie

1952

1952

Nick Holonyak, Jr., dezvolta prima dioda care emite lumina in spectrul vizibil (LED).

S. Donald Stookey descopera procesul de tratament termic pentru transformarea obiectelor din sticla in ceramice cu granulatie fina.

Marchează începutul utilizarii aliajelor din grupele III-V la realizarea dispozitivelor semiconductoare, inclusiv heterojonctiunilor şi heterostructurilor cuantice.

Conduce la introducerea materialelor ceramice Pyroceram şi CorningWare.


Semnificatie

1953

1954

1956

O echipa din Suedia produce primele diamante artificiale prin folosirea temperaturii inalte si a presiunii.

Gerald Pearson, Daryl Chapin, si Calvin Fuller au realizat bateria solara Bell - primul dispozitiv din lume care transforma cu succes lumina soarelui direct în energie electrică.

Peter Hirsch si colaboratorii sai realizeaza o examinare experimentala a dislocatiilor din materiale cu ajutorul microscopiei electronice de transmisie.

Dezvolta industria de diamnte industriale cu aplicatii in industria de prelucrare, industria de electronice, precum şi multe alte domenii.

Serveşte ca bază pentru producerea de energie solară, precum şi tehnologia de foto-detectie.

Nu numai ca se verifica teoria dislocatiilor, dar se demonstreaza si eficacitatea microscopiei electronice de transmisie în cercetarea materialelor.


Semnificatie

1958

1959

Jack Kilby integrează condensatorii, rezistorii, diodele şi tranzistoarele într-un singur circuit integrat monolitic de germaniu sau "microcip".

Pol Duwez foloseste racirea rapida pentru a realiza un aliaj aur-silicon care ramane amorf la temperatura camerei.

Face posibila existenta microprocesoarelor, si in acest fel a sistemelor informatice si de comunicatii de mare viteză, eficiente, convenabile, accesibile, şi omniprezente.

Reprezintă prima sticla metalica veritabila, care a fost aplicată în nucleul transformatoarelor şi care oferă un potenţial semnificativ.


Semnificatie

1959

1959

1964

Richard Feynman prezinta "There's Plenty of Room at the Bottom" la o intalnire a Societatii Americane de Fizica.

Arthur Robert von Hippel publica Molecular Science and Molecular Engineering.

Stephanie Kwolek inventeaza plasticul Kevlar de mare rezistenta si greutate mica.

Introduce conceptul de nanotehnologie (fara sa fie numita inca astfel).

Creează o disciplina în curs de dezvoltare care vizează realizarea de materiale noi pe baza înţelegerii structurii moleculare.

Îmbunătăţeşte performanţele pneurilor, vestelor antiglonţ, componentelor pentru industria aerospaţială, şi multe altele.


Semnificatie

1965

1969

Instrumentele Cambridge introduce un microscop electronic cu baleiaj comercial.

Larry Hench si colegii sai dezvolta sticlele bioactive pentru utilizarea in domeniul ortopedic.

Oferă o metodă imbunătătită pentru imagistica de înaltă rezoluţie a suprafetelor la măriri mai mari şi cu un camp mult mai mare decât este posibil in cazul microscopiei optice.

Modifică paradigma existenta în domeniul biomaterialelor prin introducerea legaturii de interfata a implantului cu tesuturile gazda.


Semnificatie

1970

1970

1977

James Fergason, folosind efectul de deformare din domeniul materialelor mezomorfe, realizeaza primul ecran cu cristale lichide.

Bob Maurer, Peter Schultz si Donald Keck inventeaza fibrele optice cu pierderi minime.

Hideki Shirakawa, Alan MacDiarmid, si Alan Heeger anunta descoperirea polimerilor organici care conduc electricitatea.

Redefineşte complet multe produse şi aplicaţii, inclusiv ecranele de computer, dispozitive medicale şi industriale, precum şi o gamă largă de electronice de consum.

Pune bazele maririi lăţimii de bandă care a revolutionat telecomunicaţiile.

Conduce la dezvoltarea ecranelor plate folosind diode organice emiţătoare de lumină, panouri solare, şi amplificatoare optice.


Semnificatie

1981

1991

Heinrich Rohrer si Gerd Karl Binnig inventeaza microscopul de baleiaj cu efect tunel (STM).

Sumio Iijima descopera nanotuburile - atomi de carbon aranjati in structuri tubulare.

Oferă imagini tridimensionale la scara atomica a suprafeţelor metalice şi devine utilizat pe scară largă în cercetare pentru a caracteriza rugozitatea suprafeţei şi pentru a observa defectele de suprafaţă.

Creează aplicaţii structurale şi nestructurale importante pentru nanotuburi- sunt de aproximativ 100 de ori mai rezistente decat otelul, la doar o şesime din greutate, în timp ce au şi caracteristici termice si conductive neobişnuite.

#Curs 1-Istoric Stiinta Materialelor

Documents

Transcript of #Curs 1-Istoric Stiinta Materialelor