إن مواجهة العديد من التحديات الأكثر أهمية التي تواجه المجتمع الحديث تتطلب تقدمًا في المواد التي تدعم التقنيات الجديدة. وتشمل الأمثلة توفير الطاقة الخالية من الكربون والمتجددة، والمياه النظيفة، والعلاجات والأجهزة الطبية المتقدمة، وتصنيع المواد المستدامة. هناك حاجة أيضًا إلى مواد جديدة لاستمرار النمو الاقتصادي في مجالات متنوعة مثل الفضاء الجوي والحوسبة وأجهزة الاستشعار.
يعمل علماء المواد والمهندسون في جامعة ويسكونسن ماديسون على إيجاد حلول لهذه المشكلات من خلال البحث في مجموعة واسعة من المجالات. وتشمل مجالات البحث السيراميك وعلوم المواد الحسابية. المركبات. تآكل؛ المواد الكهربائية والبصرية والمغناطيسية. النمو والتوليف. انضمام؛ مواد للطاقة المعادن. توصيف المواد والفحص المجهري. المواد النانوية؛ تحولات المرحلة. الضوئيات. البوليمرات والمواد الحيوية. مواد للطاقة النووية. الاحصاء الكمية؛ التجميع الذاتي أشباه الموصلات. المواد الهيكلية والخواص الميكانيكية. الأسطح والواجهات. الاستدامة؛ الأغشية الرقيقة؛ وارتداء.
على نطاق أوسع، يشهد مجال علوم وهندسة المواد ثورة في كيفية تصميم المواد الجديدة ونشرها. الطريقة القديمة هي عن طريق التجربة والخطأ، والتي تنطوي على إجراء اختبارات معملية لمئات أو آلاف من المواد المرشحة، وهو أمر مكلف ويمكن أن يستغرق عقودًا لتطوير مواد جديدة ونشرها في التقنيات العملية. وتستفيد الطريقة الجديدة الناشئة من التقدم في علوم المواد الحسابية؛ وقواعد بيانات المواد، وعلوم البيانات، والتعلم الآلي؛ وتوليف المواد عالية الإنتاجية وتوصيفها لتحقيق التصميم الحقيقي للمواد. والهدف هو تطوير ونشر مواد جديدة بسرعة أكبر وبتكلفة أقل بكثير من أي وقت مضى. يعد تصميم المواد موضوعًا رئيسيًا لأبحاث المواد في الحرم الجامعي، ويتم تنظيمه حول مجالات تصميم المواد عبر أنظمة الأغشية الرقيقة التي يتم التحكم فيها ذريًا، والتصميم المعياري للمواد النانوية، وهندسة المواد التجريبية والحاسوبية المتكاملة. يتعارض تصميم المواد وهذه المواضيع مع مجالات البحث والتطبيق المذكورة أعلاه.
تمتد أبحاث المواد عبر الحرم الجامعي، إلى ما هو أبعد من حدود قسم علوم وهندسة المواد، لذلك يمكن لطلاب الدراسات العليا في المواد متابعة البحث مع عدد كبير من أعضاء هيئة التدريس المنتسبين. يؤكد أعضاء هيئة التدريس على الطبيعة الشاملة والمتعددة التخصصات لأبحاث المواد، والتي تنعكس أيضًا في الخلفيات الجامعية المتنوعة للهيئة الطلابية، والذين ليس لدى الكثير منهم درجات جامعية في المواد.
تستفيد أبحاث المواد من مرافق الحرم الجامعي الرئيسية، بما في ذلك مركز علوم المواد، ومركز ويسكونسن للفحص المجهري والتوصيف، ومركز ويسكونسن للإلكترونيات الدقيقة التطبيقية، ومختبر المواد اللينة. يتم دعم الأبحاث من قبل المراكز الرئيسية، بما في ذلك مركز علوم وهندسة أبحاث المواد التابع لمؤسسة العلوم الوطنية ومعهد غرينجر للهندسة.
يحقق خريجو المواد من ولاية ويسكونسن نجاحًا طويل الأمد في الوظائف في الصناعة الخاصة والمختبرات الوطنية والأوساط الأكاديمية في أمريكا وحول العالم.