ในปัจจุบันไม่ว่าวิศวกร นักวิทยาศาสตร์ หรือนักเทคโนโลยีล้วนต้องเกี่ยวข้องกับวัสดุ(materials) อยู่เสมอทั้งในเชิงของผู้ใช้วัสดุ ผู้ผลิตและผู้ควบคุมกระบวนการผลิต ตลอดจนผู้ออกแบบทั้งในรูปแบบ องค์ประกอบ และโครงสร้าง บุคคลเหล่านี้จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องเลือกใช้วัสดุให้เหมาะสมถูกต้องจากสมบัติของวัสดุเหล่านั้น นอกจากนี้ยังจะต้องสามารถวิเคราะห์ได้ว่า เมื่อมีความผิดปกติเกิดขึ้นมันเป็นเพราะเหตุใด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปัจจุบันการค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีได้มีความก้าวหน้าไปอย่างมาก วัสดุใหม่ๆถูกผลิตขึ้น คุณสมบัติพิเศษๆก็ถูกค้นคว้าขึ้นมากมาย กระบวนการผลิตก็สามารถทำได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ราคาของวัสดุนั้นต่ำลง ความรู้เกี่ยวกับวัสดุ จึงเป็นสิ่งจำเป็นที่ทุกคนควรจะได้รับรู้ไว้บ้าง

1.1 วัสดุและวิศวกรรม

      วัสดุ คือ สสารที่ประกอบและทำขึ้นด้วยสารบางอย่างซึ่งเป็นสารเคมี ตั้งแต่อารยธรรมได้เริ่มขึ้น มนุษย์ได้รู้จักใช้วัสดุพร้อมกับพลังงานเพื่อช่วยทำให้มาตรฐานความเป็นอยู่ของชีวิตดีขึ้นมาโดยตลอด จะเห็นได้ว่าวัสดุทั้งหลายที่อยู่รอบๆตัวเราล้วนเป็นผลิตภัณฑ์ที่ผลิตขึ้นมาจากวัสดุทั้งสิ้น
วัสดุที่เราพบเห็นอยู่ทั่วไป เช่น ไม้ คอนกรีต อิฐ เหล็กกล้า พลาสติก แก้ว ยาง อะลูมิเนียม ทองแดง และกระดาษ เป็นต้น ถ้าเราดูไปรอบตัวของเราจะเห็นวัสดุมีมากมายหลากหลายชนิด ทั้งนี้เพราะการวิจัยและพัฒนาได้ผลิตวัสดุใหม่ๆออกมาอย่างต่อเนื่อง
      ผลิตภัณฑ์และกระบวนการผลิตวัสดุให้ออกมาเป็นวัสดุสำเร็จรูป จัดว่าเป็นส่วนที่สำคัญในสภาวะเศรษฐกิจปัจจุบัน วิศวกรมีหน้าที่ออกแบบผลิตภัณฑ์และระบบของกระบวนการผลิตเป็นส่วนใหญ่ ทั้งนี้ผลิตภัณฑ์ที่จะต้องผลิตต้องรู้ว่าประกอบด้วยวัสดุต่างๆอะไรบ้าง วิศวกรต้องมีความรู้ทั้งในเรื่องของโครงสร้างภายในและสมบัติของวัสดุ เพื่อที่จะได้สามารถเลือกใช้วัสดุได้อย่างเหมาะสม และยังสามารถที่จะพัฒนากระบวนการผลิตหรือวิธีทำให้ดีที่สุดได้
      งานของวิศวกรทางด้านการวิจัยและพัฒนาจะช่วยสร้างวัสดุใหม่ๆขึ้นมา หรือปรับปรุงสมบัติของวัสดุเดิมให้ดียิ่งขึ้น วิศวกรผู้ออกแบบจะเลือกใช้วัสดุที่มีอยู่ปรับปรุงให้ดีขึ้น หรือใช้วัสดุชนิดใหม่ในการออกแบบผลิตภัณฑ์ชนิดใหม่และสร้างระบบใหม่ บางครั้งในทางตรงกันข้าม วิศวกรผู้ออกแบบเกิดปัญหาในการออกแบบที่จำเป็นต้องใช้วัสดุชนิดใหม่ที่คิดค้นจากนักวิจัยและวิศวกร ตัวอย่างเช่น การออกแบบเครื่องบินขนส่งที่มีความเร็วสูงกว่ากว่าเสียง คือ X-30 วิศวกรผู้ออกแบบจะต้องพัฒนาวัสดุชนิดใหม่ให้สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงถึง 1800?C(3250?F) ได้โดยที่ขณะบินด้วยความเร็วสูง 12 ถึง 15 เท่าของความเร็วเสียง(12-25Mach) วัสดุที่ได้มีการศึกษาเพื่อใช้กับ X-30 ชนิดหลังสุด(1993)มีหลายชนิด เช่น เส้นใยซิลิกอนคาร์ไบด์เสริมแรงเข้ากับโลหะผสมของไทเทเนียม ชื่อ Timetal 215 เพื่อใช้ทำโครงสร้างที่สามารถรับน้ำหนักและหล่อลื่น วัสดุผสมของคาร์บอน-คาร์บอนใช้ทำอุปกรณ์ของระบบป้องกันความร้อน วัสดุผสมของเส้นใยคาร์บอนกับอีพอกซีใช้ทำถังใส่เชื้อเพลิง

      งานที่ท้าทายวิศวกรอีกประเภทหนึ่งคือ การสร้างสถานีอวกาศถาวร เพื่อให้มนุษย์ขึ้นไปอยู่ปฏิบัติงานในอวกาศได้ มีโครงการอันหนึ่งที่เสนอการประกอบโครงสร้างหลักของสถานีอวกาศ โดยทำเป็นคานรูปตัวไอ(I) ที่ขณะโคจรอยู่รอบโลก และเครื่องรับส่งสัญญาณทำด้วยวัสดุผสมพวกพอลิอีเทอร์อิไมด์ และพอลิอีเทอร์อีเทอร์คีโทน
      การค้นคว้าหาวัสดุชนิดใหม่ๆยังคงดำเนินต่อไป เช่น วิศวกรเครื่องกลพยายามค้นหาวัสดุที่ทนอุณหภูมิสูงมากขึ้นเพื่อนำไปสร้างเครื่องยนต์ไอพ่นที่มีประสิทธิภาพสูงยิ่งขึ้น วิศวกรไฟฟ้าก็ค้นหาวัสดุชนิดใหม่ๆเพื่อสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถทำงานได้รวดเร็วยิ่งขึ้น และใช้ที่อุณหภูมิสูงได้ วิศวกรการบินก็ค้นหาวัสดุที่มีความแข็งแรงมากขึ้นแต่น้ำหนักเบา เพื่อใช้สร้างเครื่องบินและยานอวกาศ วิศวกรเคมีต้องการวัสดุที่ทนทานต่อการผุกร่อนได้ดี จากตัวอย่างที่ยกมาให้ดู 2-3 ตัวอย่างว่าวิศวกรสาขาต่างๆ ล้วนต้องการค้นหาวัสดุใหม่ที่มีคุณภาพมากขึ้น เพื่อการประยุกต์ต่อไป มีหลายกรณีที่ในอดีตทำไม่ได้ แต่ในปัจจุบันสามารถทำได้แล้ว

                                                                                                 หน้า  1  2  3  4  5  6  7

 

กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล