Eine Mischung in der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik bezieht sich auf die Kombination von zwei oder mehr Substanzen, die ihre individuellen Eigenschaften behalten und physikalisch, aber nicht chemisch kombiniert werden. Mischungen können basierend auf ihrem Zustand und ihrer Homogenität in verschiedene Kategorien eingeteilt werden.

Arten von Mischungen
Mischungen können homogen oder heterogen sein. Homogene Mischungen haben eine einheitliche Zusammensetzung, wie Lösungen und Legierungen. Heterogene Mischungen haben eine nicht einheitliche Zusammensetzung, mit unterschiedlichen Phasen und Bereichen, wie Suspensionen und Emulsionen.

Merkmale und Beispiele
Gasgemische: Beispiele sind Luft, die eine Mischung aus Stickstoff, Sauerstoff und anderen Gasen ist. Ein weiteres Beispiel ist ein Ar + O2-Gasgemisch, das in verschiedenen industriellen Anwendungen verwendet wird.
Pulvermischungen: Diese sind in der Materialwissenschaftsforschung üblich, wie das Mischen verschiedener metallischer oder keramischer Pulver zur Herstellung neuer Verbundwerkstoffe.
Flüssigkeitsmischungen: Häufige Beispiele sind Öl-Wasser-Gemische, die wichtig sind, um die Stabilität und das Verhalten von Emulsionen zu verstehen.

Anwendungen
In der Materialwissenschaft spielen Mischungen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung neuer Materialien und der Verbesserung bestehender. Eutektische Mischungen wie Al2O3-ZrO2 sind wesentlich für die Herstellung fortschrittlicher Keramiken. Simulierte binäre und ternäre Mischungen werden verwendet, um das Verhalten von Mehrkomponentensystemen zu modellieren und vorherzusagen.

Herausforderungen und zukünftige Richtungen
Eine der zentralen Herausforderungen bei der Arbeit mit Mischungen besteht darin, die gewünschte Verteilung und Interaktion der Komponenten zu erreichen. Fortschritte in der Hochleistungsrechenkapazität (HPC) ermöglichen bessere Simulationen und Optimierungen von Mehrphasenmischungen. Die Erforschung des Potenzials neuartiger Mischungen, insbesondere im Nanobereich, treibt weiterhin Innovationen in der Materialwissenschaft voran.