Malzeme bilimi, bugün laboratuvarlarda yapılan karmaşık bir mühendislik dalı gibi görünse de, aslında kökleri ilk insanın eline aldığı taşı yontarak keskinleştirdiği o ana dayanır. İşte insanlığın maddeyle olan ilişkisinin kronolojik evrimi:
Bu dönemde insanoğlu, doğada bulduğu malzemeleri (taş, kemik, ahşap, kil) kimyasal yapısını değiştirmeden, sadece fiziksel olarak şekillendirerek kullandı.
İnovasyon: Çakmak taşının (obsidyen veya çört) belirli açılarla kırılarak keskinleştirilebileceğinin keşfi, ilk "mühendislik" başarısıdır.
Malzemeler: Seramiklerin (kilin pişirilmesi) keşfiyle birlikte, insanlık ilk kez ısıyla bir malzemenin yapısını kalıcı olarak değiştirmeyi (sertleştirmeyi) başardı.
İnsanoğlu sadece taşın yetmediğini fark etti. Bakır doğada saf halde bulunabiliyordu ancak çok yumuşaktı. Silah veya zırh yapmak için uygun değildi.
Büyük Keşif: Bakırın içine biraz kalay karıştırıldığında, her iki metalden de çok daha sert ve dayanıklı olan Tunç (Bronz) elde edildi. Bu, bilinen ilk alaşımdır.
Etkisi: Tunç, tarım aletlerini ve silahları devrimsel nitelikte değiştirdi. Medeniyetler arası ticaret (kalay bulmak için) başladı.
Demir doğada tunçtan daha boldur ancak işlenmesi çok daha zordur. Bakır odun ateşinde eritilebilirken, demiri eritmek için çok daha yüksek sıcaklıklar ve körük sistemleri gerekiyordu.
Teknoloji: İnsanlar demiri karbonla (kömür ateşiyle) döverek sertleştirmeyi öğrendi. Aslında farkında olmadan ilkel çeliği üretiyorlardı. Demir silahlar, tunç silahları parçalayabildiği için orduların kaderini değiştirdi.
Bu dönem, deneme-yanılma yönteminden bilimsel yaklaşıma geçişi temsil eder.
Çelik: Bessemer süreci gibi yöntemlerle demirin içindeki karbon oranı kontrol altına alındı ve ucuz, kaliteli çelik üretimi başladı. Bu sayede gökdelenler, demiryolları ve devasa köprüler inşa edilebildi.
Polimerler (Plastik): 1907'de Bakalit'in icadıyla sentetik malzemeler çağı başladı. Doğada bulunmayan, tamamen insan yapımı, hafif, yalıtkan ve şekillendirilebilir malzemeler hayatımıza girdi.
Malzeme bilimi, yapısal malzemelerden (binayı ayakta tutan) fonksiyonel malzemelere (işlem yapan) doğru evrildi.
Yarı İletkenler: Silikonun saflaştırılması ve elektriği kontrol etmek için kullanılması, transistörlerin ve dolayısıyla bilgisayarların doğuşunu sağladı. Bugün kullandığımız çipler, malzeme biliminin "saflık" konusundaki zaferidir.
Artık malzemeyi doğadan bulup işlemiyoruz; atom atom dizerek biz tasarlıyoruz.
Nanomalzemeler: Grafen, karbon nanotüpler ve kuantum noktaları. Maddenin milyarda bir metre boyutunda (nano ölçekte) klasik fizik kurallarından farklı davrandığı keşfedildi.
Biyomalzemeler: Vücutla uyumlu yapay kemikler, damarlar ve dokular.
Akıllı Malzemeler: Ortama tepki veren, kendi kendini onaran, şekil değiştiren malzemeler.
Tarih öncesinde taşı yontarak başladığımız bu serüven, bugün atomları manipüle ederek "görünmezlik pelerini" (metamalzemeler) yapmaya kadar uzandı. Gelecekte malzeme bilimi; Mars'ta radyasyona dayanıklı barınaklar yapmamızı, vücudumuzun içinde dolaşan nano-robotları ve hiç bitmeyen bataryaları mümkün kılacak.
Medeniyetimiz, malzemelerimiz kadar gelişmiş olmaya devam edecek.
