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Die Hypothese, der Mensch unterscheide sich vom Tier durch die Benutzung von Werkzeugen,
d.h. bearbeiteten Materialien, kann man zumindest mal wagen. |
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Wie auch immer, die damit verbundene "Werkstoffkunde"
gehört sicher zu den ältesten "Künsten"
der Menschheit. Lesestoff dazu (auch zu Siegfrieds Schwert) findet sich im Link. |
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Ein wachsender Erfahrungsschatz, insbesondere zur Metallgewinnung und -verarbeitung,
wurdwe angehäuft, und als Handwerkskunst weitergegeben. Erste systematische Abhandlung
erscheinen, z.B. Georgius Agricola: De
Re Metallica; 1556. |
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Mit dem beginnenden Industriezeitalter werden - auf der damaligen wissenschaftlichen
Basis - neue Materialien entdeckt (z.B. Aluminium), Eigenschaften systematisiert und teilweise verstanden (Elektrizität
und Magnetismus); es entwickelt sich eine blühende Stahl- und Chemieindustrie |
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Aber noch hat niemand verstanden, wie genau sich Metalle
verformen, und warum
Stahl (also Eisen mit ein bißchen Kohlenstoff; so 0,5
% - 1,5 %) sich mechanisch ganz anders (viel besser) verhält als relativ reines Schmiedeeisen
oder Gußeisen (Eisen mit viel Kohlenstoff, so 3 % - 4 %)! |
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Die Eigenschaften vieler Elemente und einfacher Verbindungen sind ein Rätsel. Beim zwischenzeitlich
entdeckten Germanium oder Silizium, mißt jedes Labor
andere spezifische Widerstände - man spricht von von "Dreckeffekten" und
wendet sich von diesen undankbaren Materialien ab. Hinter den Dreckeffekten verbirgt sich allerdings die gesamte Halbleiterphysik! |
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Andere Eigenschaften - z.B. die Anfang des 20. Jahrhunderts entdeckte Supraleitung
- sind ein völliges Mysterium. |
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Viele heutige Materialien, Technologien und Produkte gab es nicht; "Kunststoffe"
z.B. waren nahezu unbekannt und selbst SONY hatte 1917, entgegen
der Behauptung seiner Kreativen, noch kein Transistorradio. |
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Der erste Durchbruch kam mit der Quantentheorie
und der darauf basierenden Festkörperphysik und -chemie; so ab 1930. |
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War die Werkstoffkunde noch eine empirische Wissenschaft, die sich im Laufe der Jahrhunderte
durch "Versuch und Irrtum" zusammen mit empirisch oder theoretisch-experimentell
gefundenen "Regeln" (z.B. die Matthiesen Regel) und "Gesetze" (z.B. das Ohmsche
Gesetz) zu einer beachtlichen Wirtschaftskraft entwickelte, war jetzt eine aus dem Verständnis des Aufbaus der
Materie heraus begründete gezielte Entwicklung möglich. |
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Und so entwickelte sich in den 60er und 70er Jahren des vergangenen Jahrhunderts
die Materialwissenschaft (als "Materials Science and Engineering" in den USA); einer der "Gründerväter"
(Kahn) hat dazu ein sehr gut lesbares Buch geschrieben. |
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Wie wichtig die Materialwissenschaft war und ist (auch wenn sie vom Physikern Chemikern etc.
betrieben wurde), läßt sich schön in einer Graphik zeigen,
in der die Evolution der technischen Materialien dargestellt ist. |
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Konkret ausgedrückt: Noch soviele "Versuch und Irrtum" Zyklen hätten
nie und nimmer zu folgenden Produkten geführt: |
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Transistor
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Integrierte Schaltung |
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Laser |
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Brennstoffzelle |
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Lambda
Sonde |
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Carbonfaser verstärkte Kunststoffe (CFK) |
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Die Liste ist verlängerbar; eine grobe Darstellung
über die Zeitachse findet sich im Link; eine kleine Übung soll zum eigenen Nachdenken verleiten |
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© H. Föll (MaWi 1 Skript)
