สมบัติอื่นๆของวัสดุ
นอกเหนือจากสมบัติเชิงกลแล้วยังมีสมบัติของวัสดุอื่นๆอีกที่น่าศึกษา ไม่ว่า จะเป็นคุณสมบัติทางฟิสิกส์สมบัติทางเคมี ซึ่งล้วนแล้วแต่มีความสำคัญทั้งสิ้น -- ดังที่จะได้กล่าวต่อไป
สมบัติอื่นๆของวัสดุมีดังต่อไปนี้
1. จุดหลอมตัว (Melting point)
สามารถบอกอุณหภูมิสูงสุดที่สามารถรักษาสภาพความเป็นของแข็งเอาไว้ได้แต่ก่อนที่วัสดุจะเกิดการ หลอมเหลว ความแข็งแรงของวัสดุจะลดลงอย่างรวดเร็วมากดังนั้นวัสดุที่จะใช้ทำโครงสร้างในงาน วิศวกรรมจึงถูกจำกัดให้ใช้งานได้ในอุณหภูมิไม่เกิน 70 % ของจุดหลอมเหลวของวัสดุนั้น
2. ความหนาแน่น (Density)
เป็นตัวบอกปริมาณมวลของวัสดุที่มีอยู่ในหนึ่งหน่วยปริมาตรบนพื้นที่ที่มีค่าความโน้มถ่วงของโลกค่าเดียวกัน ความหนาแน่นของวัสดุเป็นค่าที่บอกความหนักเบาของวัสดุซึ่งจะเป็นข้อคำนึงในการเลือกใช้
3. โครงสร้างผลึก (Crystal Structure)
วัสดุที่ใช้ในงานวิศวกรรมกลุ่มใหญ่กลุ่มหนึ่งเป็นของแข็งที่มีระบบผลึก (crystalline solids) ซึ่งก็คือของแข็งที่อะตอมของธาตุยึดจับตัวกันแน่นอย่างมีระเบียบและตำแหน่งการเรียงตัวของอะตอมจะต้องมีกฏเกณฑ์คงที่แน่นอนจนสามารถใช้หุ่นจำลองทางเลขาคณิตบอกภาพโครงสร้างของผลึกได้ตามสาขาวิชาผลึกวิทยา (crystallography) และทั้งนี้ผลึก จะมีอยู่ด้วยกันทั้งหมด 7 แบบตามระบบผลึก (crystal systems) ทั้งนี้โดยพิจารณาจากความสมมาตรของรูปทรงแต่ระบบผลึกก็ยังถูกแบ่งย่อยอีก เป็น 14 โครงสร้างซึ่งแต่ละโครงสร้างจะมีความแข็งแรงต่างกันไปตามลักษณะการจับตัวของอะตอม
4. การตอบสนองต่อความร้อน (Heat of respond) วัสดุเมื่อได้รับความร้อนจะเกิดผลที่น่าสนใจ 3 ประการคือ
1. วัสดุเก็บความร้อน
2. วัสดุขยายตัว
3. วัสดุถ่ายเทความร้อน
ดัชนีที่วัดความสามารถในการเก็บความร้อน คือค่าความร้อนจาเพาะ (specific heat) ซึ่งวัดปริมาณความร้อนที่ทำให้สารหนึ่งหน่วยน้ำหนักมีอุณหภูมิสูงขึ้น 1 องศาอุณหภูมิดัชนีใช้บอกความมากน้อย ของการขยายตัว คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น (linear coefficient of expansion) ของวัสดุตามปกติวัสดุที่มีจุดหลอมตัวต่ำมักมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นมากกว่าพวกที่มีจุดหลอมตัวสูงส่วนดัชนีที่บอกความยากง่ายในการถ่ายเทความร้อนคือ ค่าการนำความร้อน (thermai conductivity) การขยายตัวของวัสดุเป็นข้อมูลที่ควรคำนึงถึงในช่วงการเลือกใช้วัสดุโดยเฉพาะกรณีที่มีวัสดุต่างชนิด ยึดติดอยู่ด้วยกันในที่อุณหภูมิสูงความแตกต่างในการขยายตัวของวัสดุก่อให้เกิดสเตรสในเนื้อวัสดุในบางกรณีสเตรสที่เกิดขึ้นมีความรุนแรงมากจนทำให้เกิดการแตกร้าวในเนื้อวัสดุได้ปัญหาลักษณะนี้ มักมีความรุนแรงมากเมื่ออุณหภูมิใช้งานขึ้น ๆ ลง ๆสลับกันอยู่เสมอเพราะฉะนั้นจึงควรเลือกใช้วัสดุที่มีสัมประสิทธิ์การขยายตัวใกล้เคียงกันมากที่สุดไว้ใช้งานในที่อุณหภูมิสูงแต่ในกรณีที่จำเป็นต้องใช้วัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่างกันมากมายึดอยู่ด้วยกันก็ต้องบรรเทาความรุนแรงของปัญหาด้วยการเลือกวัสดุที่มีสัมประสิทธิ์การขยายตัวอยู่ระหว่างวัสดุหลักทั้งสองมาคั่นกลาง
5. การนำไฟฟ้าของวัสดุ (Conductivity of Material)
การนำไฟฟ้าของวัสดุเกิดจากการไหลของตัวพาประจุ (Charge carriers) ที่มีอยู่ในเนื้อวัสดุนั้นๆ ตัวพาประจุในวัสดุได้แก่ อิเล็กตรอน เช่นในวัสดุจำพวกโลหะ โพซิทีฟโฮล (positive holes) เช่น ในวัสดุกึ่งตัวนำ (semiconductor materials) และ อนุมูลที่มีประจุ (ions) เช่น ในวัสดุเซรามิก
6. วัสดุตัวนำไฟฟ้า (Conductive Materials)
วัสดุที่เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีได้แก่วัสดุจำพวกโลหะเพราะเนื้อโลหะมีอิเล็กตรอนที่สามารถไหลเคลื่อนนำไฟฟ้าได้ง่ายเมื่อถูกเหนี่ยวนำในสนามไฟฟ้าที่แม้ว่าจะมีขนาดน้อย ๆก็ตามในกลุ่มโลหะทองแดง(CU) จัดเป็นโลหะที่มีสมบัติการนำไฟฟ้าดีมากเนื่องจากเป็นโลหะสามัญในทางปฏิบัติจึงนิยมใช้ทองแดงเป็นตัวอ้างอิงเมื่อต้องการเปรียบเทียบความสามารถในการนำไฟฟ้าของโลหะหน่วยที่ใช้เปรียบเทียบก็คือ เปอร์เซ็นต์ IACS ย่อมาจาก international annealed copper standard ซึ่งถือว่าทองแดงจะมีค่า ของการนำไฟฟ้าเท่ากับ 100 เปอร์เซ็นต์
7. วัสดุกึ่งตัวนำ
วัสดุส่วนมากในกลุ่มนี้เป็นของแข็งประเภทที่อะตอมของธาตุยึดเกาะตัวแบบพันธะโควาเลนท์บอนด์ (covalent bond)และประเภทเป็นไอโอนิกบอนด์ (ionic bond) ตามปกติ วัสดุพวกนี้ไม่นำไฟฟ้าเพราะอิเล็กตรอนในวาเลนซ์อิเล็กตรอนไม่สามารถไหลได้ง่ายทั้งนี้เนื่องจากมีพลังงานไม่เพียงพอแต่ ถ้าเพิ่มพลังงาน ประมาณไม่เกิน 2.5eV, electron volts ให้กับอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนก็จะสมารถเคลื่อนที่ได้และทำให้วัสดุนั้นกลายเป็นตัวนำไฟฟ้า
8. ฉนวนไฟฟ้า
วัสดุจำพวกฉนวนไฟฟ้ามีชื่อเรียกอีกอย่างว่าวัสดุไดอิเล็กทริก (dielectric materials) หรือจะเรียก สั้น ๆ ว่า ไดอิเล็กทริก (dielectric) ดัชนีที่วัดผลของไดอิเล็กทริกที่มีต่อความสามารถในการที่จะเก็บประจุของคาพาซิเตอร์ เรียกว่า ไดอิเล็กทริกคอน สแตนต์ (dielectric constants) ซึ่งก็คือ อัตราส่วน ระหว่างเพอร์มิตทิวิตี (permittivity)ต่อค่าเดียวกันนี้ของสุญญากาศ
9. เทอร์โมอิเล็กทริกเอฟเฟค(Thermoelectric Effect)
เป็นปรากฏการณ์ที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานความร้อนและพลังงานไฟฟ้ากล่าวคือถ้าโลหะ แท่งหนึ่งถูกเผาให้ร้อนที่ปลายข้างหนึ่งเท่านั้นความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างปลายทั้งสองข้างของแท่งโลหะจะทำให้สมดุลของอิเล็กตรอนภายในแท่งโลหะนั้นเปลี่ยนไปอิเล็กตรอนส่วนหนึ่งจะไหลจาก ปลายที่ร้อนกว่าไปรวมอยู่ที่ปลายด้านที่เย็นกว่ากล่าวคือเกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างปลายทั้งสอง ของแท่งโลหะขนาดของความต่างศักย์ขึ้นอยู่กับชนิดของโลหะและความแตกต่างของอุณหภูมิ สมบัติข้อนี้มีประโยชน์ในการทำเครื่องวัสดุอุณหภูมิชนิดที่เรียกว่า เทอร์โมคัปเปิล (thermocouples) ซึ่งเป็น เครื่องวัดอุณหภูมิที่นิยมใช้กันมากในช่วง 100-2000 องศาเซลเซียส
10. สมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุ (Properties Magnet of Materials)
สมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุขึ้นอยู่กับโครงสร้างของอะตอมและลักษณะการจับตัวของอะตอมของธาตุที่ประกอบกันขึ้นเป็นวัสดุและวัดกันที่ผลการตอบสนองของวัสดุต่อสนามแม่เหล็กที่มาเหนี่ยวนำวัสดุวัสดุอาจถูกแบ่งออกเป็น 3 กลุ่ม ตามค่าเพอร์มีบิลิตีสัมพัทธ์ได้ดังนี้
1. กลุ่มไดอาแมกเนติก (diamagnetic) ได้แก่วัสดุที่มีเพอร์มีบิลิตีสัมพัทธ์น้อยกว่า 1
2. กลุ่มพาราแมกเนติก(paramagnetic) ได้แก่วัสดุที่มีเพอร์มีบิลิตีสัมพัทธ์มากกว่า 1 เล็กน้อย
3. กลุ่มเฟอร์โรแมกเนติก (ferromagnetic) ได้แก่วัสดุที่มีเพอร์มีบิลิตีสัมพัทธ์มากกว่า 1 มาก ๆ
เมื่อถูกเหนี่ยวนำด้วยสนามแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกก็จะแสดงอำนาจแม่เหล็กขึ้นมา ทั้งนี้ธาตุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติกได้แก่ เหล็ก นิกเกิล โคบอลต์ แม่เหล็กถาวร (Permanent Magnets) แม่เหล็ก ถาวรคือเฟอร์โรแมกเนติกที่สามารถรักษาสภาพความเป็นแม่เหล็กไว้ได้ภายหลังจากที่สนามแม่เหล็กที่มาเหนี่ยวนำได้หมดไปแล้วแม่เหล็กถาวรมีทั้งพวกที่เป็นโลหะผสมและพวกที่เป็นเซรามิกพวกหลังนี้มีชื่อว่า แม่เหล็กเซรามิก (ceramic magnets) แม่เหล็กอ่อน(Soft magnets) แม่เหล็กอ่อน ได้แก่เฟอร์โรแมกเนติที่ไม่สามารถรักษาสภาพความเป็นแม่เหล็กไว้ได้ภายหลังที่สนามแม่เหล็กที่มาเหนี่ยวนำหมดไป ตัวอย่างแม่เหล็กอ่อนที่สำคัญได้แก่ เหล็กกล้าผสมซิลิคอนเหล็กกล้าผสมนิกเกิลหรือที่เรียก เป็นชื่อทางการค้าว่า เพอร์มาล์ลอย (Permalloy)