计算方法在所有科学和工程领域都越来越重要,计算材料科学利用了这些领域的进步,包括高通量方法和机器学习。材料科学与工程应用范围从材料的电子和结构特性的理论预测到化学动力学和平衡或模拟材料加工操作中的化学动力学和平衡,到现在预测新材料的存在及其特性。计算技术的这些进步使人们对材料行为,特别是在纳米尺度上的行为有了深刻的了解。在有利的情况下,现在只需求解薛定谔著名的方程,就可以精确地预测纳米尺度(一纳米 = 十亿分之一米)材料的许多特性。这些进步使该部门的研究人员能够非常积极地为材料项目 https://materialsproject.org (https://materialsproject.org/) 开发数据,该项目旨在为所有已知材料构建一个包含所有可计算特性的数据库。
课程目标:本课程分为四个部分,涵盖合成材料和表面原理、生物材料原理、材料和设备的生物性能以及最先进的材料设计。学生必须上课并掌握其中的材料。此外,还指定阅读临床、生命和材料科学文献。鼓励学生寻找其他参考资料来补充指定的阅读材料。对基本原理(大纲的第 1 部分和第 2 部分)进行期中考试。还会进行全面的期末考试。本课程的目的是向学生介绍与生物材料的选择和功能相关的问题。通过课堂讲座和物理和生命科学文献的阅读,学生将获得广泛的知识,了解用于选择生物材料的标准,特别是在材料-组织或材料-溶液界面主导性能的设备中。将讨论用于医学、牙科、组织工程、药物输送和生物技术行业的设备的材料。
使用课程 3 (DMSE) Breakerspace 通过冲泡、品尝和测试多种形式的咖啡和浓缩咖啡来深入研究材料科学的世界。介绍尖端材料表征工具,包括光学和电子显微镜、光谱技术和硬度/强度测试。通过实验分析咖啡豆、研磨物和冲泡设备的成分和微观结构,学生有机会了解材料特性如何影响浓缩咖啡的味道、香气和质量。通过应用材料表征技术、考虑相关物理和化学以及采样,让学生掌握知识和技能,以全新的水平欣赏咖啡。该科目可计入一年级学生的 6 单元发现重点学分限额。J. Grossman、J. Lavallee
EMS 188A — 材料设计项目 (4 个单元) 从 2024 年秋季学期开始,本课程不再提供。课程描述:主要材料设计经验,涉及对真实材料合成/加工/制造和技术应用的分析,包括对经济、制造和道德约束的批判性评估。材料科学的各种原理被整合到一个最终的团队设计项目中。先决条件:EMS 160;EMS 162;EMS 164;EMS 172;EMS 174。学习活动:实验室 4 小时,讨论 1 小时。评分模式:字母。通识教育:科学与工程 (SE);口语技能 (OL);科学素养 (SL);视觉素养 (VL);写作经验 (WE)。
自动化的导向车辆(AGV)在各个研究领域都起着至关重要的作用。我们的项目旨在增强人类的视觉系统并开发智能机器。AGV广泛用于工业领域,社区服务和危险工作环境中。他们在我们的日常生活中具有许多优势,使他们能够像机器人一样感知和对环境做出反应。考虑到它们的广泛使用,我们开发了一个AGV的原型,该原型使用两个DC电动机和一个freewheel遵循平坦表面上的预定路径。相机连接到PC,以通过MATLAB进行图像采集和处理。GUI应用程序允许用户确定路径,而RF模块可以在PC和MicroController之间进行通信。我们可以根据车辆的位置从PC发送命令,然后按照指示向前,向左,右或停止。这项研究旨在利用医疗保健部门的机器人技术来增强残疾人的流动性。该项目涉及开发一个机器人系统,该机器人系统可以跟踪和导航各种环境,包括工业领域,仓库,医疗设施以及人类无法运作的地区。所提出的系统由三个主要组件组成:机器人组件,PC和GUI应用。机器人组件包括Atmega 16A微控制器,电机驱动器电路(L293D),RF模块(CC2500),IR传感器和USB摄像头。PC将从GUI应用程序接收命令,并通过RF模块向机器人组件发送信号。基于IR的传感器用于障碍物检测。系统的功能框图说明了摄像机如何使用阈值捕获车辆路径的鸟眼视图图像,并使用阈值检测车辆上的红色条并跟踪其运动。GUI应用程序允许用户追踪路径,而微控制器识别PC中的命令并控制机器人的运动(向前,左或右)。电路图显示了两个主要部分:机器人组件和PC。机器人组件采用带电机驱动器电路的Atmega 16A微控制器,用于隔离高功率电动机。RF模块CC2500使用串行协议操作,并连接到微控制器的TX和RX引脚。该系统的算法涉及初始化微控制器,USART和电机;从USB摄像头获取图像;处理图像;跟踪位置;向机器人组件发送信号;并在各自的方向上移动机器人。原型实施证明了在各个领域中使用AGV的可行性,包括工业环境,仓库,医疗设施和人类无法运作的危险区域。参考:1。R.C. Arkin和R.R. Murphy,“制造环境中的自动导航”,IEEE Int。 conf。 机器人和自动化,1997年,pp。 2312-2317。 2。 K. Schilling,M。Mellado-Arteche,J。Garbajosa和R. Mayerhofer,“用于工业生产的灵活自动运输机器人的设计”,《 Proc》。 ieee int。 sammp。 工业电子(ISIE'97),第1卷。R.C.Arkin和R.R.Murphy,“制造环境中的自动导航”,IEEE Int。conf。机器人和自动化,1997年,pp。2312-2317。2。K. Schilling,M。Mellado-Arteche,J。Garbajosa和R. Mayerhofer,“用于工业生产的灵活自动运输机器人的设计”,《 Proc》。ieee int。sammp。工业电子(ISIE'97),第1卷。在1997年,纽约纽约发行了一份出版物,涉及从第791页到796。一份题为“自动导向车辆的同时调度和无冲突路线的动态优化”的研究论文发表在2010年的高级机械设计,系统和制造杂志上。另一项研究是“自动制造系统的过程与以资源为导向的Petri净建模”,由N. Wu和M. Zhou进行,出现在2010年5月的《亚洲控制杂志》中。本文讨论了与AGV词典中与AGV相关的框图。
在本科层面,材料科学与工程系提供了四年的工程课程,为材料科学与工程学学士学位(MSE)提供了工程学士学位。这是一项专业工程计划,它为学生在不同行业的材料工程师的工作和研究生学位的进一步学习做好准备。该计划包括许多组成部分 - 大学级别的要求,不受限制的选修课,教师要求和主要要求,以提供广泛的教育。教师和主要要求在科学,通用工程以及材料科学与工程学方面都具有良好的平衡。MSE毕业生将拥有扎实的科学基础,基本的工程背景和材料科学和工程学的合理知识。有三个途径,重点是专业实践,研究和设计。该部提供了两种认证的聚合物和生物医学材料和纳米结构材料/纳米技术的专业。部门还提供了三个有关能源材料,Infocom材料和结构材料的认证曲目。学生可以选择其中一种或曲目之一。学位要求
在攻读机械工程硕士 (MSME) 期间,学生可以选择材料科学作为专业。从早期金属时代到现在的纳米时代,材料科学几乎是所有工程突破的关键推动因素。随着材料科学的发展和发现,机械与工业工程 (MIE) 学院的教师们参与了跨学科研究,以进一步推进材料的加工、合成和设计。研究领域与东北大学的可持续性、安全和健康广泛计划以及制造业和纳米技术的国家计划相一致。在金属/合金、聚合物、生物材料(包括仿生学)和含有纳米级材料的复合材料领域的研究利用实验、理论和计算技术来定制材料的结构-加工-性能关系以用于特定应用。当前的研究领域包括控制合成和组装过程以产生明确定义的原子结构;缺陷工程;操纵原子/微结构和材料化学以优化下一代结构、电子和能源应用的性能;凝固和变形处理、纳米制造;以及纳米复合材料/材料的生命周期评估。东北大学的教师和学生致力于创造性思维和工程创新,推动材料开发走在科学研究的前沿。
tms 211纤维科学简介(3个学时)纤维的特性与其分类,化学结构,类型和起源有关,这有助于其识别和分类。是纤维形成原理和纤维的物理行为(包括其机械,热,光学,摩擦,电气和水分管理特性),以及测量纤维物理特性的方法。聚合物结构,纤维性能和利用率之间的关系。此外,还将学生引入工具,以帮助他们反思与纤维科学有关的问题的解决。