Ciência dos materiais é a disciplina científica responsável por investigar a relação entre a estrutura e as propriedades dos materiais. Ao mesmo tempo, vale esclarecer que a engenharia de materiais se baseia nisso, nas relações propriedades-estrutura-processamento-funcionamento, e projeta ou projeta alguma estrutura possível do material, para atingir um conjunto pré-determinado de propriedades.
A ciência dos materiais é, portanto, um campo multidisciplinar que estuda conhecimentos fundamentais sobre as propriedades físicas macroscópicas dos materiais e os aplica em diversas áreas da ciência e da engenharia, garantindo que possam ser utilizados em diversas obras, máquinas e ferramentas, ou convertidos em produtos necessários ou exigidos pela sociedade. Inclui elementos de química e física, bem como engenharia de ciências químicas, mecânicas, civis, elétricas, médicas, industriais, biológicas e ambientais. Com a atenção da mídia voltada para a nanociência e a nanotecnologia nos últimos anos, a ciência dos materiais tem sido promovida em muitas universidades.
Apesar do espetacular progresso no conhecimento e desenvolvimento de materiais nos últimos anos, o permanente desafio tecnológico exige materiais cada vez mais sofisticados e especializados.
História
Historicamente, o desenvolvimento e a evolução das sociedades têm estado intimamente ligados à capacidade dos seus membros para produzir e moldar os materiais necessários para satisfazer as suas necessidades. Os pré-historiadores consideraram útil classificar as primeiras civilizações com base em alguns dos materiais utilizados: Idade da Pedra, Idade do Cobre, Idade do Bronze ou Idade do Ferro. Esta última sequência parece universal em todas as áreas, uma vez que a utilização do ferro exige uma tecnologia mais complexa do que a associada à produção do bronze, que por sua vez exige uma tecnologia superior à utilização da pedra.
As primeiras civilizações tinham uma disponibilidade muito menor de materiais diversos do que as civilizações mais técnicas. Inicialmente, apenas estavam disponíveis materiais naturais ou seminaturais, como pedras, madeira, argila, peles, etc. Os metais não preciosos são raramente encontrados na natureza, mas estão em formas minerais e é necessário um processo de separação do metal puro do mineral correspondente. Ao longo do tempo, em diversas áreas do planeta, foram desenvolvidas técnicas para produzir materiais com novas propriedades superiores às dos materiais naturais (principalmente ligas).
Rendimentos materiais
Introdução
Em geral
Ciência dos materiais é a disciplina científica responsável por investigar a relação entre a estrutura e as propriedades dos materiais. Ao mesmo tempo, vale esclarecer que a engenharia de materiais se baseia nisso, nas relações propriedades-estrutura-processamento-funcionamento, e projeta ou projeta alguma estrutura possível do material, para atingir um conjunto pré-determinado de propriedades.
A ciência dos materiais é, portanto, um campo multidisciplinar que estuda conhecimentos fundamentais sobre as propriedades físicas macroscópicas dos materiais e os aplica em diversas áreas da ciência e da engenharia, garantindo que possam ser utilizados em diversas obras, máquinas e ferramentas, ou convertidos em produtos necessários ou exigidos pela sociedade. Inclui elementos de química e física, bem como engenharia de ciências químicas, mecânicas, civis, elétricas, médicas, industriais, biológicas e ambientais. Com a atenção da mídia voltada para a nanociência e a nanotecnologia nos últimos anos, a ciência dos materiais tem sido promovida em muitas universidades.
Apesar do espetacular progresso no conhecimento e desenvolvimento de materiais nos últimos anos, o permanente desafio tecnológico exige materiais cada vez mais sofisticados e especializados.
História
Historicamente, o desenvolvimento e a evolução das sociedades têm estado intimamente ligados à capacidade dos seus membros para produzir e moldar os materiais necessários para satisfazer as suas necessidades. Os pré-historiadores consideraram útil classificar as primeiras civilizações com base em alguns dos materiais utilizados: Idade da Pedra, Idade do Cobre, Idade do Bronze ou Idade do Ferro. Esta última sequência parece universal em todas as áreas, uma vez que a utilização do ferro exige uma tecnologia mais complexa do que a associada à produção do bronze, que por sua vez exige uma tecnologia superior à utilização da pedra.
As primeiras civilizações tinham uma disponibilidade muito menor de materiais diversos do que as civilizações mais técnicas. Inicialmente, apenas estavam disponíveis materiais naturais ou seminaturais, como pedras, madeira, argila, peles, etc. Os metais não preciosos são raramente encontrados na natureza, mas estão em formas minerais e é necessário um processo de separação do metal puro do mineral correspondente. Ao longo do tempo, em diversas áreas do planeta, foram desenvolvidas técnicas para produzir materiais com novas propriedades superiores às dos materiais naturais (principalmente ligas).
Foi apenas há relativamente pouco tempo que os cientistas começaram a compreender a relação entre os elementos estruturais dos materiais e as suas propriedades. Este conhecimento, adquirido nos últimos cerca de 200 anos, permitiu-lhes, em alto grau, modificar ou adaptar as características dos materiais. Talvez um dos cientistas mais relevantes nesta área tenha sido Willard Gibbs ao demonstrar a relação entre as propriedades de um material e sua microestrutura.
Dezenas de milhares de materiais diferentes com características muito especiais foram desenvolvidos para atender às necessidades da nossa sociedade moderna e complexa, como metais, plásticos, vidro e fibras. Uma das grandes revoluções desta ciência foi a descoberta das diferentes fases térmicas dos metais e, principalmente, do aço. Atualmente os avanços eletrônicos mais sofisticados baseiam-se em componentes chamados materiais semicondutores.
A história da humanidade esteve intimamente ligada ao tipo de materiais que cada sociedade desenvolveu. É por isso que são conhecidas várias etapas históricas neste sentido, sem que haja necessariamente uma data exata, ou mesmo ocorrendo em momentos diferentes em diferentes sociedades humanas.
A Idade da Pedra refere-se então ao período em que um determinado grupo humano utilizou este material juntamente com outros de origem natural, como madeira ou osso, predominantemente. Está normalmente associada a uma fase não desenvolvida tecnologicamente, o que não é necessariamente verdade, uma vez que culturas que alcançaram avanços culturais importantes como os astecas ou os maias não superaram formalmente a Idade da Pedra, não por falta de avanços, mas pela enorme variedade de materiais pétreos que estas sociedades possuíam, que respondiam em grande parte às necessidades que enfrentavam.
A idade do bronze, que alguns chamam de “idade dos metais”, refere-se à utilização de metais e ligas, cuja importância reside no facto de a sua obtenção exigir a aquisição de tecnologias metalúrgicas complexas. O bronze é a mais famosa das ligas a que a história se refere para se referir ao surgimento das culturas clássicas e do aço à era da revolução industrial.
As eras mais recentes são conhecidas como “era dos polímeros”, porque seu uso se deve definitivamente a avanços altamente complexos na química. Os polímeros podem ter praticamente qualquer propriedade física, por isso a sua utilização tornou-se tão massiva que define muito bem as sociedades modernas (sociedades plásticas).
No entanto, a história, assim como o desenvolvimento de materiais, não para. Atualmente, os materiais compósitos, ou compósitos, estão prevalecendo. Formado pela união de outros.
Classificação
A ciência dos materiais classifica todos os materiais com base em suas propriedades e estrutura atômica. Eles são os seguintes:
Outra classificação seria baseada em suas propriedades, e seria.
Estes últimos incluem materiais utilizados nas indústrias elétrica, eletrônica, de informática e de telecomunicações:
Alguns livros fazem uma classificação mais exaustiva, embora com estas categorias qualquer elemento possa ser classificado.
Na realidade, na ciência dos materiais, apenas metais, materiais cerâmicos e polímeros são reconhecidos como categorias; qualquer material pode ser incluído em uma dessas categorias, portanto os semicondutores pertencem aos materiais cerâmicos e os materiais compósitos nada mais são do que misturas de materiais pertencentes às categorias principais.
Aplicações e relacionamento com a indústria
O avanço radical na tecnologia dos materiais pode levar à criação de novos produtos ou ao florescimento de novas indústrias, mas as indústrias de hoje, por sua vez, precisam de cientistas de materiais para ampliar as melhorias e identificar possíveis avarias nos materiais utilizados. As aplicações industriais da ciência dos materiais incluem a escolha do material, seu custo-benefício para obtenção do referido material, técnicas de processamento e técnicas de análise.
Além da caracterização do material, o cientista ou engenheiro de materiais (embora haja uma diferença, muitas vezes o engenheiro é um cientista ou vice-versa) também deve lidar com a extração e sua posterior conversão em materiais úteis. Lingotamento, técnicas de fundição, extração de alto forno, extração eletrolítica, etc., fazem parte dos conhecimentos exigidos de um engenheiro metalúrgico ou engenheiro industrial "Engenharia Industrial (Espanha)") para avaliar as capacidades do referido material.
Deixando de lado os metais, os polímeros e as cerâmicas também são muito importantes na ciência dos materiais. Os polímeros são um material primário usado para moldar ou fabricar plásticos. Os plásticos são o produto final depois que vários polímeros e aditivos foram processados e formados em sua forma final. PVC, polietileno, etc., são exemplos de plásticos.
Em relação à cerâmica, pode-se citar a argila, bem como sua modelagem, secagem e queima para obtenção de um material refratário.
Noções básicas
Um material é definido como uma substância (na maioria dos casos um sólido, mas outras fases condensadas podem ser incluídas) que se destina a determinadas aplicações.[1] Há uma infinidade de materiais ao nosso redor; Eles podem ser encontrados em qualquer coisa, desde edifícios e carros até naves espaciais. As principais classes de materiais são metais, semicondutores, cerâmicas e polímeros.[2] Materiais novos e avançados em desenvolvimento incluem nanomateriais, biomateriais,[3] e materiais energéticos, para citar alguns.
A base da ciência dos materiais é o estudo da interação entre a estrutura dos materiais, os métodos de processamento para fabricar esse material e as propriedades resultantes do material. A complexa combinação desses fatores produz o desempenho de um material em uma aplicação específica. O desempenho de um material depende de muitas características em muitas escalas de comprimento, desde os elementos químicos que o compõem até sua microestrutura e características macroscópicas de processamento. Junto com as leis da termodinâmica e cinética&action=edit&redlink=1 "Cinética (física) (ainda não escrita)"), os cientistas de materiais visam compreender e melhorar os materiais.
Escopos
A ciência dos materiais cobre muitos tópicos, desde estrutura atômica, propriedades de diferentes materiais, processos e tratamentos. Este seria um resumo em grande escala:
Investigação
Contenido
La ciencia de los materiales es un área de investigación muy activa. Junto con los departamentos de ciencia de materiales, física, química y muchos departamentos de ingeniería están involucrados en la investigación de materiales. La investigación de materiales cubre una amplia gama de temas; la siguiente lista no exhaustiva destaca algunas áreas de investigación importantes.
Nanomateriais
Os nanomateriais descrevem, em princípio, materiais dos quais uma única unidade tem um tamanho (em pelo menos uma dimensão) entre 1 e 1.000 nanômetros (10 m), mas normalmente tem 1-100 nm. A pesquisa em nanomateriais adota uma abordagem baseada na ciência dos materiais para a nanotecnologia, usando avanços em metrologia e síntese de materiais, que foram desenvolvidos para apoiar a pesquisa em microfabricação. Materiais com estrutura em nanoescala geralmente possuem propriedades ópticas, eletrônicas ou mecânicas exclusivas. O campo dos nanomateriais é vagamente organizado, como o campo tradicional da química, em nanomateriais orgânicos (baseados em carbono), como os fulerenos, e nanomateriais inorgânicos baseados em outros elementos, como o silício. Exemplos de nanomateriais incluem fulerenos, nanotubos de carbono, nanocristais, etc.
Biomateriais
Um biomaterial é qualquer matéria, superfície ou construção que interage com sistemas biológicos. O estudo dos biomateriais é denominado "ciência dos biomateriais". Tem experimentado um crescimento consistente e forte ao longo da sua história, com muitas empresas investindo grandes quantias de dinheiro no desenvolvimento de novos produtos. A ciência dos biomateriais abrange elementos da medicina, biologia, química, engenharia de tecidos e ciência dos materiais.
Os biomateriais podem ser derivados da natureza ou sintetizados em laboratório usando uma variedade de abordagens químicas usando componentes metálicos, polímeros, biocerâmicas ou materiais compósitos. Freqüentemente, são destinados ou adaptados para aplicações médicas, como dispositivos biomédicos que executam, aumentam ou substituem uma função natural. Essas funções podem ser benignas, como o uso em uma válvula cardíaca, ou podem ser bioativas com funcionalidade mais interativa, como implantes de hidroxiapatita no quadril. Os biomateriais também são usados diariamente em aplicações odontológicas, cirurgias e administração de medicamentos. Por exemplo, uma construção impregnada com produtos farmacêuticos pode ser colocada no corpo, permitindo a libertação sustentada de um medicamento durante um período de tempo prolongado. Um biomaterial também pode ser um autoenxerto, aloenxerto ou xenoenxerto usado como material para transplante de órgãos.
Eletrônico, óptico e magnético
Semicondutores, metais e cerâmicas são usados hoje para formar sistemas muito complexos, como circuitos eletrônicos integrados, dispositivos optoeletrônicos e meios de armazenamento de massa magnéticos e ópticos. Estes materiais constituem a base do nosso mundo da computação moderna e, portanto, a investigação sobre estes materiais é de vital importância.
Os semicondutores são um exemplo tradicional deste tipo de materiais. São materiais que possuem propriedades intermediárias entre condutores") e isolantes&action=edit&redlink=1 "Isolador (eletricidade) (ainda não elaborado)"). Suas condutividades elétricas são muito sensíveis à concentração de impurezas, permitindo o uso de dopagem&action=edit&redlink=1 "Doping (semicondutor) (ainda não elaborado)") para alcançar propriedades eletrônicas desejáveis. Os semicondutores formam, portanto, a base da computação tradicional.
Este campo também inclui novas áreas de pesquisa como materiais supercondutores, spintrônica, metamateriais, etc. O estudo desses materiais envolve conhecimentos de ciência dos materiais e física do estado sólido ou física da matéria condensada.
Ciência computacional de materiais
Com o aumento contínuo do poder computacional, tornou-se possível simular o comportamento dos materiais. Isso permite que os cientistas de materiais entendam o comportamento e os mecanismos, projetem novos materiais e expliquem propriedades que não eram bem compreendidas antes. Os esforços em torno da engenharia computacional integrada de materiais agora se concentram na combinação de métodos computacionais com experimentos para reduzir drasticamente o tempo e o esforço para otimizar as propriedades dos materiais para uma determinada aplicação. Isso envolve a simulação de materiais em todas as escalas de comprimento, usando métodos como teoria do funcional da densidade, dinâmica molecular, Monte Carlo, dinâmica de discordâncias, campo de fase, elementos finitos e muitos mais.
[5] ↑ Smith, D. R.; Padilla, WJ; Vier, DC; Nemat-Nasser, SC; Schultz, S (2000). «Composite Medium with Simultaneously Negative Permeability and Permittivity». Physical Review Letters 84 (18): 4184-7. Bibcode:2000PhRvL..84.4184S. PMID 10990641. doi:10.1103/PhysRevLett.84.4184.: http://adsabs.harvard.edu/abs/2000PhRvL..84.4184S
Foi apenas há relativamente pouco tempo que os cientistas começaram a compreender a relação entre os elementos estruturais dos materiais e as suas propriedades. Este conhecimento, adquirido nos últimos cerca de 200 anos, permitiu-lhes, em alto grau, modificar ou adaptar as características dos materiais. Talvez um dos cientistas mais relevantes nesta área tenha sido Willard Gibbs ao demonstrar a relação entre as propriedades de um material e sua microestrutura.
Dezenas de milhares de materiais diferentes com características muito especiais foram desenvolvidos para atender às necessidades da nossa sociedade moderna e complexa, como metais, plásticos, vidro e fibras. Uma das grandes revoluções desta ciência foi a descoberta das diferentes fases térmicas dos metais e, principalmente, do aço. Atualmente os avanços eletrônicos mais sofisticados baseiam-se em componentes chamados materiais semicondutores.
A história da humanidade esteve intimamente ligada ao tipo de materiais que cada sociedade desenvolveu. É por isso que são conhecidas várias etapas históricas neste sentido, sem que haja necessariamente uma data exata, ou mesmo ocorrendo em momentos diferentes em diferentes sociedades humanas.
A Idade da Pedra refere-se então ao período em que um determinado grupo humano utilizou este material juntamente com outros de origem natural, como madeira ou osso, predominantemente. Está normalmente associada a uma fase não desenvolvida tecnologicamente, o que não é necessariamente verdade, uma vez que culturas que alcançaram avanços culturais importantes como os astecas ou os maias não superaram formalmente a Idade da Pedra, não por falta de avanços, mas pela enorme variedade de materiais pétreos que estas sociedades possuíam, que respondiam em grande parte às necessidades que enfrentavam.
A idade do bronze, que alguns chamam de “idade dos metais”, refere-se à utilização de metais e ligas, cuja importância reside no facto de a sua obtenção exigir a aquisição de tecnologias metalúrgicas complexas. O bronze é a mais famosa das ligas a que a história se refere para se referir ao surgimento das culturas clássicas e do aço à era da revolução industrial.
As eras mais recentes são conhecidas como “era dos polímeros”, porque seu uso se deve definitivamente a avanços altamente complexos na química. Os polímeros podem ter praticamente qualquer propriedade física, por isso a sua utilização tornou-se tão massiva que define muito bem as sociedades modernas (sociedades plásticas).
No entanto, a história, assim como o desenvolvimento de materiais, não para. Atualmente, os materiais compósitos, ou compósitos, estão prevalecendo. Formado pela união de outros.
Classificação
A ciência dos materiais classifica todos os materiais com base em suas propriedades e estrutura atômica. Eles são os seguintes:
Outra classificação seria baseada em suas propriedades, e seria.
Estes últimos incluem materiais utilizados nas indústrias elétrica, eletrônica, de informática e de telecomunicações:
Alguns livros fazem uma classificação mais exaustiva, embora com estas categorias qualquer elemento possa ser classificado.
Na realidade, na ciência dos materiais, apenas metais, materiais cerâmicos e polímeros são reconhecidos como categorias; qualquer material pode ser incluído em uma dessas categorias, portanto os semicondutores pertencem aos materiais cerâmicos e os materiais compósitos nada mais são do que misturas de materiais pertencentes às categorias principais.
Aplicações e relacionamento com a indústria
O avanço radical na tecnologia dos materiais pode levar à criação de novos produtos ou ao florescimento de novas indústrias, mas as indústrias de hoje, por sua vez, precisam de cientistas de materiais para ampliar as melhorias e identificar possíveis avarias nos materiais utilizados. As aplicações industriais da ciência dos materiais incluem a escolha do material, seu custo-benefício para obtenção do referido material, técnicas de processamento e técnicas de análise.
Além da caracterização do material, o cientista ou engenheiro de materiais (embora haja uma diferença, muitas vezes o engenheiro é um cientista ou vice-versa) também deve lidar com a extração e sua posterior conversão em materiais úteis. Lingotamento, técnicas de fundição, extração de alto forno, extração eletrolítica, etc., fazem parte dos conhecimentos exigidos de um engenheiro metalúrgico ou engenheiro industrial "Engenharia Industrial (Espanha)") para avaliar as capacidades do referido material.
Deixando de lado os metais, os polímeros e as cerâmicas também são muito importantes na ciência dos materiais. Os polímeros são um material primário usado para moldar ou fabricar plásticos. Os plásticos são o produto final depois que vários polímeros e aditivos foram processados e formados em sua forma final. PVC, polietileno, etc., são exemplos de plásticos.
Em relação à cerâmica, pode-se citar a argila, bem como sua modelagem, secagem e queima para obtenção de um material refratário.
Noções básicas
Um material é definido como uma substância (na maioria dos casos um sólido, mas outras fases condensadas podem ser incluídas) que se destina a determinadas aplicações.[1] Há uma infinidade de materiais ao nosso redor; Eles podem ser encontrados em qualquer coisa, desde edifícios e carros até naves espaciais. As principais classes de materiais são metais, semicondutores, cerâmicas e polímeros.[2] Materiais novos e avançados em desenvolvimento incluem nanomateriais, biomateriais,[3] e materiais energéticos, para citar alguns.
A base da ciência dos materiais é o estudo da interação entre a estrutura dos materiais, os métodos de processamento para fabricar esse material e as propriedades resultantes do material. A complexa combinação desses fatores produz o desempenho de um material em uma aplicação específica. O desempenho de um material depende de muitas características em muitas escalas de comprimento, desde os elementos químicos que o compõem até sua microestrutura e características macroscópicas de processamento. Junto com as leis da termodinâmica e cinética&action=edit&redlink=1 "Cinética (física) (ainda não escrita)"), os cientistas de materiais visam compreender e melhorar os materiais.
Escopos
A ciência dos materiais cobre muitos tópicos, desde estrutura atômica, propriedades de diferentes materiais, processos e tratamentos. Este seria um resumo em grande escala:
Investigação
Contenido
La ciencia de los materiales es un área de investigación muy activa. Junto con los departamentos de ciencia de materiales, física, química y muchos departamentos de ingeniería están involucrados en la investigación de materiales. La investigación de materiales cubre una amplia gama de temas; la siguiente lista no exhaustiva destaca algunas áreas de investigación importantes.
Nanomateriais
Os nanomateriais descrevem, em princípio, materiais dos quais uma única unidade tem um tamanho (em pelo menos uma dimensão) entre 1 e 1.000 nanômetros (10 m), mas normalmente tem 1-100 nm. A pesquisa em nanomateriais adota uma abordagem baseada na ciência dos materiais para a nanotecnologia, usando avanços em metrologia e síntese de materiais, que foram desenvolvidos para apoiar a pesquisa em microfabricação. Materiais com estrutura em nanoescala geralmente possuem propriedades ópticas, eletrônicas ou mecânicas exclusivas. O campo dos nanomateriais é vagamente organizado, como o campo tradicional da química, em nanomateriais orgânicos (baseados em carbono), como os fulerenos, e nanomateriais inorgânicos baseados em outros elementos, como o silício. Exemplos de nanomateriais incluem fulerenos, nanotubos de carbono, nanocristais, etc.
Biomateriais
Um biomaterial é qualquer matéria, superfície ou construção que interage com sistemas biológicos. O estudo dos biomateriais é denominado "ciência dos biomateriais". Tem experimentado um crescimento consistente e forte ao longo da sua história, com muitas empresas investindo grandes quantias de dinheiro no desenvolvimento de novos produtos. A ciência dos biomateriais abrange elementos da medicina, biologia, química, engenharia de tecidos e ciência dos materiais.
Os biomateriais podem ser derivados da natureza ou sintetizados em laboratório usando uma variedade de abordagens químicas usando componentes metálicos, polímeros, biocerâmicas ou materiais compósitos. Freqüentemente, são destinados ou adaptados para aplicações médicas, como dispositivos biomédicos que executam, aumentam ou substituem uma função natural. Essas funções podem ser benignas, como o uso em uma válvula cardíaca, ou podem ser bioativas com funcionalidade mais interativa, como implantes de hidroxiapatita no quadril. Os biomateriais também são usados diariamente em aplicações odontológicas, cirurgias e administração de medicamentos. Por exemplo, uma construção impregnada com produtos farmacêuticos pode ser colocada no corpo, permitindo a libertação sustentada de um medicamento durante um período de tempo prolongado. Um biomaterial também pode ser um autoenxerto, aloenxerto ou xenoenxerto usado como material para transplante de órgãos.
Eletrônico, óptico e magnético
Semicondutores, metais e cerâmicas são usados hoje para formar sistemas muito complexos, como circuitos eletrônicos integrados, dispositivos optoeletrônicos e meios de armazenamento de massa magnéticos e ópticos. Estes materiais constituem a base do nosso mundo da computação moderna e, portanto, a investigação sobre estes materiais é de vital importância.
Os semicondutores são um exemplo tradicional deste tipo de materiais. São materiais que possuem propriedades intermediárias entre condutores") e isolantes&action=edit&redlink=1 "Isolador (eletricidade) (ainda não elaborado)"). Suas condutividades elétricas são muito sensíveis à concentração de impurezas, permitindo o uso de dopagem&action=edit&redlink=1 "Doping (semicondutor) (ainda não elaborado)") para alcançar propriedades eletrônicas desejáveis. Os semicondutores formam, portanto, a base da computação tradicional.
Este campo também inclui novas áreas de pesquisa como materiais supercondutores, spintrônica, metamateriais, etc. O estudo desses materiais envolve conhecimentos de ciência dos materiais e física do estado sólido ou física da matéria condensada.
Ciência computacional de materiais
Com o aumento contínuo do poder computacional, tornou-se possível simular o comportamento dos materiais. Isso permite que os cientistas de materiais entendam o comportamento e os mecanismos, projetem novos materiais e expliquem propriedades que não eram bem compreendidas antes. Os esforços em torno da engenharia computacional integrada de materiais agora se concentram na combinação de métodos computacionais com experimentos para reduzir drasticamente o tempo e o esforço para otimizar as propriedades dos materiais para uma determinada aplicação. Isso envolve a simulação de materiais em todas as escalas de comprimento, usando métodos como teoria do funcional da densidade, dinâmica molecular, Monte Carlo, dinâmica de discordâncias, campo de fase, elementos finitos e muitos mais.