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[生活Life] 美国材料科学与工程分支专业介绍

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发表于 2020-5-20 14:00:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
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  学科简介

  材料科学与工程(Materials Science and Engineering)是一个多学科领域,涉及物质的性质及其在各个科学和工程领域的应用。它是研究材料的制备或加工工艺、材料的微观结构与材料宏观性能三者之间的相互关系的科学。涉及的理论包括固体物理学,材料化学,应用物理和化学,以及化学工程,机械工程,土木工程和电机工程。

  与电子工程结合,则衍生出电子材料,与机械结合则衍生出结构材料,与生物学结合则衍生出生物材料等等。随着近年来媒体将注意力大量集中在纳米科学和纳米技术上,材料科学在许多大学被推到了最前沿。它也是法医工程和失效分析中的一个重要组成部分。

  学科分支

  材料科学可按多种方法进行分类。每个学校的研究侧重点也各有不同,下面我们为大家介绍几个常见的分支学科。具体分支方向及研究内容请到申请学校官网查询。

  1、高分子材料 Polymer Materials

  主要研究导橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料以及这些材料的制备、表征、加工、形貌、特性。近些年高分子材料发展迅速应用到生活中的各个领域,高分子材料发展时间不长,研究成果多,申请难度比较大,专业的回报率还是比较高的。

  高分子材料的应用十分广泛,比方说轮胎、液晶电视、甚至防弹衣、航天飞机上都能用到高分子材料。值得注意的是:化学工程专业下也有高分子方向,化学背景的学生有相关的课程背景也是可以申请材料专业下高分子方向的。

  2、金属材料 Metallic Materials

  金属材料是最传统的材料,如钢铁材料、非晶态合金、结构金属材料、功能金属,它们的微观结构对材料力学和物理性能影响,合金中不同成份比例对材料硬度、韧性、拉伸强度的影响。现在对于金属材料的研究多与纳米材料以及复合材料相结合。注意:国内冶金材料专业的学生比较适合学习金属材料方向或材料加工方向,但是材料加工方向的设置相对较少。

  3、无机非金属材料 Ceramic Materials

  主要研究水泥、玻璃、光导纤维、非金属矿、绝缘材料、功能陶瓷如压电陶瓷,由于陶瓷材料耐高温、耐磨、硬度大在无机非金属材料中应用最广泛。这几年无机非金属材料要比金属材料发展迅速,尤其是陶瓷方面竞争比较激烈。

  4、计算材料科学 Computational Materials Science

  这是一种工程技术手段,主要用计算机模拟以及分子动力学的方法进行材料结构、特征模拟、复杂材料的统计力学、大分子材料理论。具体研究内容例如:电子结构和焊接、原子协议、电子材料的缺点及微观结构、结构和位相转变、光子及电子机械内部和外部结构的反应。该方向对于学生的课程背景(计算机课程)要求比较严格,且必须要有相关的项目背景。

  5、电子、光学、磁性材料 Optical、Electronic and Magnetic Materials

  主要研究光学与光谱学、液晶、聚合物二级管、光电池和光子晶体、半导体材料和装置、磁存储器、磁性薄膜及磁性发电机装置、压电晶体的表面和界面特性。这个方向竞争最激烈,由于现在社会朝微电子方向发展,所以就业前景非常乐观。近年来这个方向申请的人数逐渐增加,并且光电材料方向在电气工程下也有设置,如果学生的电气工程背景,课程中有材料相关课程,且有光电材料方面的项目,可以考虑申请材料专业。

  6、生物材料Biomaterials

  主要研究碳纳米管的合成及自然材料的特征、无机材料的合成、有机和生物材料化学、材料加工、材料热力学、生物应用材料、分子细胞和生物力学、材料力学和生物材料、材料成像。在研究过程中也会和仿生学相结合,比方说人造骨骼和人造肌肉。

  7、纳米材料Nano Materials

  主要研究量子力学、材料的机械性能、纳米科学与工程、端口的纳米机械和纳米生物技术、纳米结构材料、纳米材料、纳米材料的加工。纳米材料也是属于回报率比较高的一个研究方向,但是就业前景不是十分理想。

  8、能源材料Energy Materials

  主要研究太阳能电池、能量贮存、经济和环境材料选择、高级能量转换的基础、固态元件和能量转换、材料的能量贮存、能量和材料制定政策、未来能源系统材料。应用最为广泛,也最常见的就是太阳能电池板了。

  9、复合材料Composite materials

  复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。

  给申请者的建议

  在美国名校的材料科学与工程专业申请中,金属材料和无机非金属材料属于传统意义上的材料学方向,而高分子材料在业界发展十分迅速,申请者数量要较前两者多,竞争相对激烈。电子信息材料则是目前材料科学中的热门方向,尤其是半导体等材料发展异常迅猛,在美国和世界各地的就业前景均十分光明,因此申请难度相对来看也是最高的。综合来说,中国申请者在申请这些名校时,需要注意以下几个方面:

  1.专业背景

  专业背景是决定申请材料科学与工程专业成败的关键。美国材料科学与工程专业非常注重申请者之前的本科及研究生阶段学习过的课程、做过的科研项目及取得的成果。近年来被录取的新生均具有扎实的数学、物理学、电子学和计算机科学基础。如果申请者有专业相关的论文发表,特别是在国际期刊上有论文发表,将大大增加被录取的几率。

  2.相关实习与工作经验

  在研究背景及经历有所欠缺的情况下,材料科学与工程相关领域内的专业工作经验能够起到很大的弥补作用。特别是申请者如果参与或从事过新材料研究设计、材料应用等实际工作,并能提交相应证明,也能获得名校的青睐。在麻省理工学院、斯坦福大学等名校就读的材料学研究生中,有60%左右的学生具有在IBM、Intel、波音等世界知名公司的相关领域实习或全职工作的经验。

  3.合理选择学位

  与其他专业不同,材料科学与工程专业具有很强的实践性,很多名校都开设了为期1~2年的工程硕士项目,如果申请者未来的计划是从事应用领域的工作,可以选择申请这些项目;如果未来的计划是在大学任教或从事材料学方面的研究工作,那么材料学博士是理想的选择。

  就业前景

  材料工程专业的就业范围十分广泛,材料科学家,研究所职员,公务员,钢铁厂职员,航空航天单位职员,新材料公司职员,纺织行业工作者,化学家,或者利用自身的理工科知识储备和思维素质,跨专业做管培生,四大会计师事务所职员,教育工作者等。

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