הנדסת חומרים: למי שעשויים מהחומר הנכון
החל מסגסוגות המתכת שחסכו לחברת אאודי את הצורך במבחני ריסוק, דרך מצלמות לראיית לילה המספקות תמונה צבעונית חדה וברורה עבור הטילים של אילון מאסק ועד החומר שפותח במעבדה בבר-אילן ויכול להשפיע על כל תעשיית ההייטק ועל צריכת החשמל של העולם כולו. הנדסת החומרים מתמקמת בחזית הטכנולוגיה הבינלאומית, ואתם מוזמנים להצטרף להצלחה.
לבדיקת סיכויי קבלה להרשמה לתוכנית
מה זה הנדסת חומרים?
תוכנית לימודים זו עוסקת בפיתוח חומרים חדשים, אפיון ומדידה של חומרים ותכונותיהם ויישומים טכנולוגיים של חומרים. התחום נוגע בנושאים כמו קיימות, בינה מלאכותית, מדעי נתונים ומידע, טכנולוגיות קוונטיות, למידת מכונה, התקנים אלקטרוניים וננו-טכנולוגיה.
למה כדאי לי ללמוד את התחום?
העיסוק בהנדסת חומרים משנה את פני המדע: הוא מאפשר לתכנן באמצעות מחשב חומרים חדשים, לייצר ולהפיק חומרים חדשים, לפתח חומרים והתקנים לבינה רשתית ועבור תעשיית השבבים. מהנדסי ומהנדסות חומרים משלבים בעבודתם יכולות תיאורטיות לצד תכנון ובניה של התקנים. בשל כך, הדרישה למומחים בתחום זה גדולה מאוד בתעשיות מסורתיות, כמו גם בהייטק, בתעשייה הביטחונית, בתעשיות התעופה והחלל ובתעשיות הקשורות לקיימות.
מי עומד בראש התוכנית?
בראש התוכנית עומד פרופ' דורון נווה, המתמחה בחומרים דו מימדיים. מהמעבדה של פרופ' נוה יצאו בשנים האחרונות מספר פטנטים למסחור, ובהם: סנסורים לשעון חכם המשלבים בינה מלאכותית; סנסורים סופר-רגישים עבור צילום צבע בתנאי תאורה חלשה ובלילה, המגבירים את האות של חלקיק אור ביחס של 1:10000 ומאפשרים לקבל תמונה צבעונית ומדויקת; וגרפן ייחודי שהופק במעבדה, שהמוליכות התרמית שלו היא הגבוהה ביותר שיש עד היום, וכבר נמצא בשלבי פיתוח מוצר וייצור לקראת שילוב במרכזי הנתונים של חברת Nvidia.
מהם תנאי הקבלה?
- ציון פסיכומטרי 650 ומעלה, בדגש על החלק הכמותי
- בגרות 5 יחידות מתמטיקה בציון 80 לפחות.
- בגרות 5 יחידות פיזיקה בציון 80 לפחות
מה נלמד במהלך התואר?
בשנתיים הראשונות ילמדו הסטודנטים והסטודנטיות את כל קורסי המבוא בהנדסה, לצד קורסים העוסקים בתורת החומרים, מוליכים למחצה, קוונטים, חוזק חומרים ואלקטרומגנטיות. בשנתיים הבאות ילמדו קורסים מתקדמים בנושאים כמו קוונטים, מטאלורגיה ותכונות תרמיות, לצד קורסים מתחומי ההתמחיות הנבחרים ועבודה על פרויקטים.
מהן ההתמחויות המוצעות בתוכנית?
- התוכנית מציעה ארבע תתי-התמחויות, מתוכן יש לבחור שתיים:
- חישובי: אלגוריתמים, בינה מלאכותית, אנליזה נומרית ומדע חומרים קומבינטורי.
- אלקטרונים: התקני ננו-אלקטרוניקה, אופטו-אלקטרוניקה ואלקטרוניקה קוונטית.
- קיימות: מדעי הסביבה (קרקע, אוויר, מים), התקני הפקה והמרת אנרגיה ושימוש חוזר בחומרים.
- כימיה של החומרים: פיתוח חומרים חדשים, הפקת חומרים במעבדה וננו-טכנולוגיה.
ואיך אוכל ליישם את הידע שלי בעולם האמיתי?
המצאת חומרים חדשים: מרכזי הנתונים של חברות ההייטק הגדולות (כמו גוגל למשל) צורכים כמויות אדירות של חשמל – כ-1% מצריכת החשמל העולמית הכוללת. שליש מהחשמל הזה מיועד לקירור המעבדים במרכזי הנתונים. לכן, מחפשות החברות אחר חומרים טכנולוגיים חדשים להובלת חום יעילה ולאגירת חום, דוגמת הגרפן למשל. לחומרים מסוג זה השלכות גם ברמה הכלכלית, וגם ברמת האנרגטית.
ביצוע אופטימיזציה לחומרים קיימים: תעשיות הרכב, התעופה והחלל משתמשות בטכנולוגיות מחשוב חכמות, בכלים של ביג דאטה ולמידת מכונה, ומבצעות אופטימיזציה של חומרים כדי לקבל סגסוגות מתכת חזקות יותר. קצב ההתפתחות של התחום מהיר - והתוצאות טובות. הטילים של אילון מאסק, שיוצאים מהאטמוספירה ונכנסים אליה בלי בעיה, הם דוגמה טובה לכך, כמו גם סגסוגת הפח הייחודית שפיתחה חברת אאודי, האופטימלית מבחינת יחס חוזק למשקל.
תכנון חומרים באוריינטציה של קיימות ושימור אנרגיה: מהנדסים ומהנדסות המתמחים בתחום החומרים מסוגלים לקחת בחשבון את סוף חיי המוצר כבר מההתחלה, ולתכנן מראש חומרים שיהיו קלים לפירוק, למחזור או לשימוש חוזר. לדוגמה, במעבדה של פרופ' נווה מפתחים בימים אלו סנסורים זעירים לבטריות של מכוניות חשמליות, המספקים חיווי לכל אחד מ-150 התאים מהם מורכבת הבטרייה. כך, ניתן לחלק את עומס העבודה בהתאם למצב התא, וכאשר תא מסיים את חייו – להחליף רק אותו, במקום להיפטר מהסוללה כולה, ובכך למזער ייצור פסולת.
