材料科學(xué)與工程(Materials Science an Engineering)是一個多學(xué)科領(lǐng)域，涉及物質(zhì)的性質(zhì)及其在各個科學(xué)和工程領(lǐng)域的應(yīng)用。它是研究材料的制備或加工工藝、材料的微觀結(jié)構(gòu)與材料宏觀性能三者之間的相互關(guān)系的科學(xué)。涉及的理論包括固體物理學(xué)，材料化學(xué)，應(yīng)用物理和化學(xué)，以及化學(xué)工程，機(jī)械工程，土木工程和電機(jī)工程。與電子工程結(jié)合，則衍生出電子材料，與機(jī)械結(jié)合則衍生出結(jié)構(gòu)材料，與生物學(xué)結(jié)合則衍生出生物材料等等。隨著近年來媒體將注意力大量集中在納米科學(xué)和納米技術(shù)上，材料科學(xué)在大學(xué)被推到了最前沿。它也是法醫(yī)工程和失效分析中的一個重要組成部分。

材料科學(xué)與工程的專業(yè)研究方向：材料學(xué)專業(yè)的分支有很多，美國大部分有材料專業(yè)的學(xué)校都會有獨立的epartment，material science專業(yè)一般分布在美國大學(xué)文理學(xué)院下，material science an engineering一般分布在工程學(xué)院下。材料專業(yè)有很多種方法進(jìn)行分類，比如說：按物理化學(xué)屬性分為金屬材料、無機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料和復(fù)合材料，按用途分為電子材料、宇航材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。由于劃分方法不一致，以及中國國內(nèi)材料專業(yè)設(shè)置與美國大學(xué)專業(yè)設(shè)置的差異，讓很多中國留學(xué)生達(dá)不到清晰認(rèn)識美國材料專業(yè)，甚至產(chǎn)生誤解，針對這樣的情況，我跟在美國就讀的材料專業(yè)的學(xué)生交流，以及結(jié)合美國材料工程這門課程的介紹，總結(jié)出如下材料學(xué)的分支方向。

金屬材料 Metallic Materials金屬材料是最傳統(tǒng)的材料，如鋼鐵材料、非晶態(tài)合金、結(jié)構(gòu)金屬材料、功能金屬，它們的微觀結(jié)構(gòu)對材料力學(xué)和物理性能影響，合金中不同成份比例對材料硬度、韌性、拉伸強度的影響?，F(xiàn)在對于金屬材料的研究多與納米材料以及復(fù)合材料相結(jié)合。注意：國內(nèi)冶金材料專業(yè)的學(xué)生比較適合學(xué)習(xí)金屬材料方向或材料加工方向，但是材料加工方向的設(shè)置相對較少。

金屬材料工程是一門實用性很強的專業(yè),主要培養(yǎng)從事先進(jìn)金屬材料的設(shè)計、計算機(jī)模擬和結(jié)構(gòu)性能預(yù)測,先進(jìn)金屬材料、傳統(tǒng)金屬材料和裝飾材料的加工和處理,材料設(shè)計軟件優(yōu)化、材料制備加工工藝和性能綜合優(yōu)化,材料表面強化、功能化、復(fù)合化及其服役行為和環(huán)境效應(yīng),包括失效分析、壽命評估、材料自身的防護(hù)和環(huán)境保護(hù)以及失效后的回收再利用等方面高級工程技術(shù)人才。本專業(yè)培養(yǎng)方向較多,有金屬材料與表面工程、腐蝕與防護(hù)、焊接工藝及設(shè)備、裝飾材料與裝飾工程、材料設(shè)計與計算機(jī)模擬等。

無機(jī)非金屬材料 Ceramic Materials無機(jī)非金屬材料是三大基礎(chǔ)材料之一，包括結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷、日用陶瓷，耐火材料、玻璃、水泥等。這幾年無機(jī)非金屬材料要比金屬材料發(fā)展迅速，尤其是陶瓷方面競爭比較激烈。研究內(nèi)容主要包括固體電解質(zhì)材料的制備，結(jié)構(gòu)和性能研究；結(jié)構(gòu)陶瓷的制備，組織結(jié)構(gòu)和性能的研究；磁性材料、電性材料、壓電陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷等功能材料的制備和研究；古陶瓷和日用陶瓷的研究和開發(fā)。高溫陶瓷、耐火材料的制備和開發(fā)等。

高分子材料 Polymer Materials高分子材料是由相對分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合。高分子材料按來源分為天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料?，F(xiàn)代，高分子材料已與金屬材料、無機(jī)非金屬材料相同，成為科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要材料。高分子材料是當(dāng)今世界發(fā)展最迅速的產(chǎn)業(yè)之一，高分子材料已廣泛應(yīng)用到電子信息、生物醫(yī)藥、航天航空、汽車工業(yè)、包裝、建筑等各個領(lǐng)域。研究內(nèi)容包括活性聚合、新材料的合成與開發(fā)、聚合物結(jié)構(gòu)與性能、反應(yīng)性加工、先進(jìn)復(fù)合材料及應(yīng)用、超細(xì)材料及納米材料、生物材料、新型功能材料、化學(xué)建材和化學(xué)纖維等。

近些年高分子材料發(fā)展迅速應(yīng)用到生活中的各個領(lǐng)域，高分子材料發(fā)展時間不長，研究成果多，申請難度比較大，專業(yè)的回報率還是比較高的。高分子材料的應(yīng)用十分廣泛，比方說輪胎、液晶電視、甚至防彈衣、航天飛機(jī)上都能用到高分子材料。值得注意的是：化學(xué)工程專業(yè)下也有高分子方向，化學(xué)背景的學(xué)生有相關(guān)的課程背景也是可以申請材料專業(yè)下高分子方向的。

復(fù)合材料Composite materials

復(fù)合材料，是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。

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