Materiaali

Materiaali on tuotannon raaka-aine. Materiaali on raaka-ainetta josta tehdään, aiotaan tehdä, suunnitellaan tehtävän tai voitaisiin tehdä tuotteita, puolivalmisteita tai toisia raaka-aineita.

Sama tavara/aine voi olla katsantokannasta riippuen tuote, materiaali tai raaka-aine; esimerkiksi vanerin valmistaja näkee vanerin valmiina tuotteena. Vanerin huonekaluteollisuudelle toimittava jälleenmyyjä raaka-aineena ja huonekalun valmistajalle kyseessä on valmistusmateriaali.

Materiaalin olomuoto voi olla kaasu, neste tai kiinteä. Materiaali voi olla orgaanista tai epäorgaanista ainetta.

Yleistä termiä materiaali käytetään useimmiten osana teknisiä termejä, kuten rakennusmateriaali, korumateriaali, materiaalivaatimukset, materiaalihallinta , materiaalivirta, materiaalijäte, kierrätysmateriaali ja niin edelleen. Materiaalit liittyvät suunnitteluun, hankintoihin ja materiaalien käytön sujuvuuteen; tuotannon tehokkuuteen.

Teollisuuden materiaalit voidaan jakaa esimerkiksi seuraaviin perusryhmiin:

• vesi
• kaasut
• keraamit
• polymeerit
• kuidut
• komposiitit

Ensimmäisiä ihmisen käyttämiä materiaaleja olivat kasvien osat, luu, kivi, puu ja nahka. Kivestä esimerkiksi valmistettiin leikkaavia työkaluja; työkalun materiaali oli täten kiveä. Keraamit (savi, keramiikka) tunnettiin Lähi-idässä viimeistään 9 000 vuotta sitten (keraaminen kulttuuri) ja Kaukoidässä tiettävästi jo aiemmin. Metalleista ensimmäinen materiaali oli kupari, jonka käyttäminen aloitti kaoliittisen kauden, eli kuparikauden. Kuparin käytön aloittaminen sijoittuu esihistorialliselle ajanjalle noin 5 000–3 300 eaa.

Materiaalin käyttökelpoisuuteen eri tarkoituksiin vaikuttavat muun muassa lujuus, kovuus, sitkeys, iskunkestävyys, tiheys, korroosionkestävyys, lämmönjohtavuus ja sähkönjohtavuus.

Materiaalitiede

Materiaalitiede, materiaalien ja niiden ominaisuuksien tutkimus ja se miten ne määräytyvät materiaalin rakenteesta, syntyi kiinteän olomuodon fysiikan, metallurgian ja kemian pohjalta Yhdysvalloissa vasta 1950-luvulla.

Tukittavia alueita ovat materiaalien koostumus, mikrorakenne, prosessointi, ominaisuudet ja suorituskyky. Tärkeitä apuvälineitä tähän ovat muun muassa mikroskopia ja aineenkoetus.

Materiaaleja

• Metallit
  • teräs
  • alumiini
  • kupari
  • titaani
  • magnesium
  • valurauta

• polymeerit
  • muovit
  • kumi
  • elastomeeri

• Keraamit
  • teknilliset keraamit
  • lasi
  • kivi

• kuidut
  • puuvilla
  • nailon
  • villa

• Komposiittimateriaalit
  • puu (selluloosa + ligniini)
  • puukomposiitti (puu + muovi, puu + liima)
  • kovitemuovi, Muovi - lujitekuitukomposiitit (hiilikuitu, lasikuitu)
  • laminoitu lasi
  • teräsbetoni
• Orgaaniset materiaalit
  • paperi
  • puu
  • luu
  • nahka
  • biomateriaalit
  • yhdyskuntajäte

Ikääntyminen

Iän myötä materiaalin ominaisuudet voivat muuttua, yleensä heikompaan suuntaan. Merkittäviä ikääntymisilmiöitä ovat

• korroosio, joka ilmenee erityisesti nesteiden kanssa kosketuksissa olevilla pinnoilla,
• väsyminen vaihtelevan kuormituksen alaisuudessa olevissa osissa, erityisesti kun rasituksenalaisessa osassa tapahtuu edestakaisia muodonmuutoksia sekä
• vanheneminen, eli rakenneaineiden mekaanisten ominaisuuksien heikkeneminen iän myötä.

Kirjallisuutta

• Ball, Philip: Mittojen mukaan: 2000-luvun materiaalit. (Made to Measure: New Materials for the 21st Century, 1997.) Suomentanut Kimmo Pietiläinen. Helsinki: Terra cognita, 1998. ISBN 952-5202-13-5.