美国申请专业之—材料科学与工程-新东方前途出国

 材料专业简介

材料科学，又名为材料工程，涉及物质的性质及其在各个科学和工程学领域的整合应用，是一个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跨领域学科。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上，材料科学在科学与工程学领域越来越广为人知。它也是鉴识科学和破坏分析中的一个重要组成部分，以后者为例，它是分析各种飞航意外的关键。今日许多科技上的问题受限于材料能够容许的极限，也因此，在此领域的突破在未来科技具有指标性的影响。材料科学有着广泛的应用前景，因此被国际学术界誉为21世纪最有前途的学科。

中国和美国材料学差别有多大呢？

首先，从总体上看，美国的材料学教学和研究领先于中国的材料学教育与研究大约50年左右。其次，从教学内容上看，中国材料学的教学更加注重理论学习，实际操作经验较少，国内使用教材大多是从国外教科书翻译。理论学习中实验机会较少，主要分为材料加工，材料物理和化学三个教学方向。其中科研中常见方向包括但是不限于功能材料、铸造和耐磨材料、表面表面强化与器件制造、焊接研究、新材料、工程材料、材料强度研究。而美国材料学在本科学习过程中，更加注重实际操作经验, 本科学习期间理论和实践结合很密切。比如会用软件设计模型，用软件模拟铸造过程中可能产生的缺陷，然后进行实际操作，另外更加注重实习。

1.2 专业方向

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还需到申请学校官网查询。

以下是材料学常见的一些研究方向： 

金属材料Metallic Materials

材料领域最古老最传统的方向，主要学习包括金属和以金属为基的合金，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。

    这个方向是材料领域最古老最传统的方向，美国风气偏新材料而非传统材料，该方向申请人数不多，就业方向基本有二：金属材料的科研领域，留在实验室或做老师；进工业界做技术人员，如钢铁公司、冶金、机械、军工、航空航天、仪表等行业。金属材料在美国的就业前景比陶瓷材料要好很多，社会实用性强，就业前景比较乐观。 

高分子材料和聚合物Polymer

    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。

    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。最近几年高分子材料的发展非常迅速，有很多美国大学都在高分子的研究领域投入了巨大的科研力量，这个领域不像金属材料，经过上百年的发展已经到了非常成熟的地步。高分子的兴起才几十年，研究成果层出不穷，高分子导电，软光刻技术的发展对电子工业的发展起到了巨大的推动作用。就业方面可以从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作。 

电子，光学和磁性材料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。主要课程有量子力学、材料化学、势力学及阶段均衡、结构固定的缺点、材料的机械性能、电子学、热力学、非结晶固定、高分子物理、材料成像、电子电磁材料。该专业在很多学校都是在EE 下面，作为materials Science 与EE 的交叉学科，所以光电和磁学物理的同学可以直接申请。

该专业是现在材料科学中最大的热门，申请人数最多，竞争也就最为激烈。申请者在具备扎实的数学、物理、外语、电子学和计算机科学基础的同时，需要具备熟练的实验技能。由于现在社会朝微电子方向发展，所以就业前景是材料专业里最为乐观的，可以去电子业、研究机构、汽车等行业。

计算材料科学Computational Materials Science

交叉学科，是一门正在快速发展的新兴学科，是关于材料组成、结构、性能、服役性能的计算机模拟与设计的学科。这个领域主要是理论研究，申请的人比较少，竞争不激烈。这个领域PhD 学习难度比较大，完成学位的时间比较长，最短也要5 年，一般都是6 年。就业前景一般，职位一般集中于美国几个大型的国家实验室，如：橡树岭（Oak Ridge）国家实验室等。 

无机非金属材料Ceramic Materials

     无机非金属材料是三大基础材料之一，包括结构陶瓷、功能陶瓷、日用陶瓷，耐火材料、玻璃、水泥等。研究内容主要包括固体电解质材料的制备，结构和性能研究；结构陶瓷的制备，组织结构和性能的研究；磁性材料、电性材料、压电陶瓷、半导体陶瓷等功能材料的制备和研究;古陶瓷和日用陶瓷的研究和开发；高温陶瓷、耐火材料的制备和开发等。该专业方向比金属材料难申请。近几年，陶瓷领域的发展比金属材料要迅速很多，例如，高温超导陶瓷材料的发现对经济产生了比较大的影响，目前在这个领域的研究非常活跃。因此这个申请方向比金属材料竞争激烈，将来就业主要是在科研机构搞研究。在申请过程中，Research Experiences，Internship 和论文有会对申请有一定促进作用，不同等级的学校在要求上会有所不同，这个专业申请的人数相对于申请金属材料的人略多一点，目前该专业就业状况供求基本平衡，但在从事更高层次的材料人才却比较短缺。无机非金属里玻璃方向的就业比其他陶瓷方向要乐观，陶瓷材料包括功能陶瓷正逐渐淡出工业界。

纳米材料Nanometer Materials

      纳米科技的内容包含纳米材料学、纳米电子学、纳米生物学、纳米机械学、纳米加工学、纳米光子学、纳米检测与表征。而纳米材料与技术又是这些分支学科的共同交点，是纳米科技的核心和基础。通常纳米材料与半导体材料相关，与EE 高度重合，申请这个方向的同学可以去关注学校的EE方向是否有相关的分支。

      纳米材料与技术专业毕业生一般都可以在科研院校及纳米材料、黏合剂、涂料、电镀、陶瓷等相关领域从事相关产品开发、生产和检测等工作。与材料专业方面的学生基本有着相似的职业发展道路。纳米材料专业同学可以有以下去处： 一是进入研究院从事纳米材料研发工作，这是纳米材料人才继续本领域内研究的主要途径。二是选择进入纳米材料行业企业。三是进入传统材料相关企业。

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。

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。

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。

常见学位

美国大学的材料科学与工程专业一般是设在工程学院下，有独立的Department。其学位设置每个学校会有所不同，大体可以分为两种情况：

1.    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；

2.    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。

就业方向：

希望成为材料工程师基本需要具备本科以上学历，材料工程或者材料科学毕业。在美国拥有PE（professional engineer）执照可以提高材料工程师的职业竞争力。在美国, 希望成为一名注册工程师，需要具备以下条件:

(1)  毕业于受美国工程与技术鉴定委员会（ABETA）认证的项目

(2)  通过工程基础考试（FE）

(3)  相关工作经验

(4)  通过工程专业考试（PE）

(5)  工程基础考试本科毕业即可参加，通过考试的学生被称为见习工程师（EIT

Engineer in Training）,EIT参加工作获得一定工作经验之后就可以参加第二次工程考试：工程原理与实践考试（principles and practice of Engineering Exam）指的也是工程专业考试（PE） 另外，不同州的工程署证书在美国大多数州都是可以通行的。美国金属学会（American Society for Metals）办法的证书也可以提高材料工程师的职业竞争力。

同时，根据专擅的领域不同，材料工程师主要分为以下五种：陶瓷工程师，复合材料工程师，冶金工程师，塑料工程师和半导体材料工程师。主要工作职责包括：检查，监视并评估材料性能和退化情况，确定产品失效原因并给出解决方案，监管技师、技术员和其他工程师的工作，设计和主导测试处理过程，评估技术规范，准备提案及预算、分析成本、制作报告及其他管理工作，规划和评估新项目，提供专业咨询向其他分专业人士

就业情况

主要产业分布在飞机生产，建筑与工程，科研开发与半导体等产业。材料工程师需要使用CAD软件办公，少数情况也需要前往工工厂或者施工现场处理相关工作。以下是材料工程师在美国的行业招聘及待遇情况（来源自美国劳工部2018年5月数据）：

（1）招聘人数最多的行业招聘及待遇情况

（2）招聘人数最多的地区的招聘及待遇情况

（3）收入最高的地区的招聘及待遇情况