美国材料科学与工程专业解析(一)
专业简介:
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。它是以材料学、化学、物理学为基础,系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能,并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面研究的学科。
材料工程领域涉及材料的获得、质量的改进、使材料成为人们可用的器件或构件的生产工艺、制造技术、工程规划、工程设计、技术经济管理等工程知识。并与冶金工程、机械工程、控制工程、电气工程、电子与信息工程、计算机技术、工业设计工程、化学工程、生物医学工程等学科密切相关。
根据材料的成分和组织结构,该领域范围涉及到:金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料。主要学习各种材料使用到工程,如钢材、木材、水泥、石料、它们的物理性质,化学性质、力学性质,以及更进一步的科研,开发新材料等的学科。
根据工程技术人员的工作性质,该领域范围又可概括为:从事新材料的研究和开发、材料的生产工艺和设备的开发和设计、材料的特性分析和试验、材料成品的检测与质量控制、材料制品的加工及改性、材料制造业的管理和技术经济分析等。
学位设置:
在美国大学中,材料科学与工程专业一般是在工程学院下,有独立的Department。之前说过其学位设置每个学校会有所不同,大体可以分为两种情况:一是只开设MS和PHD学位,这里的MS学位通常是针对就业的Professional学位;另一种则是开设有常规的MS, MEng和PHD学位,MS通常是两年,以授课为主,侧重学术,毕业后可以选择就业也可继续攻读PHD学位;而MEng则是一年,主要针对就业,更侧重于实践。值得注意的是,有不少学校只对国际生开设PHD课程,即使有MS学位的开设,招收国际学生的数量很少。
材料科学与工程专业分支:
材料科学与工程专业涉及多个学科,一般分为如下几类:高分子材料,无机非金属材料,金属材料,计算材料科学,光、电、磁材料,复合材料。
高分子材料 Polymer Materials:高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料,高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。高分子材料按来源分为天然、半合成(改性天然高分子材料)和合成高分子材料。现代,高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同,成为科学技术、经济建设中的重要材料。高分子材料是当今世界发展最迅速的产业之一,高分子材料已广泛应用到电子信息、生物医药、航天航空、汽车工业、包装、建筑等各个领域。研究内容包括活性聚合、新材料的合成与开发、聚合物结构与性能、反应性加工、先进复合材料及应用、超细材料及纳米材料、生物材料、新型功能材料、化学建材和化学纤维等。
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。
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。
金属材料工程是一门实用性很强的专业,主要培养从事先进金属材料的设计、计算机模拟和结构性能预测,先进金属材料、传统金属材料和装饰材料的加工和处理,材料设计软件优化、材料制备加工工艺和性能综合优化,材料表面强化、功能化、复合化及其服役行为和环境效应,包括失效分析、寿命评估、材料自身的防护和环境保护以及失效后的回收再利用等方面高级工程技术人才。本专业培养方向较多,有金属材料与表面工程、腐蚀与防护、焊接工艺及设备、装饰材料与装饰工程、材料设计与计算机模拟等。
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