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路明磊加拿大部前期顾问

美国材料专业解析
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美国的材料科学与工程专业最早起源于冶金学研究,并与采矿学的发展有着不可分割的密切关系。在20世纪60年代以前,美国还没有真正意义上完全独立的材料科学与工程专业,但在化工、机械、冶金等专业中已培养了大量的材料科学与工程专业人才。20世纪60年代起,美国高校逐步开始对材料学科进行改造,将原先设置在化工、机械和冶金等院系中与材料有关的专业陆续分离出来,成立了“材料科学与工程系”或“材料科学系”等独立的系科。 

20世纪80年代中后期,美国大部分高校已实现了材料专业的独立化。以美国麻省理工学院为例其在1974年便成立了独立的材料科学与工程系。自此,材料科学作为一门独立的新兴学科走上了历史舞台。 

材料科学与工程是一个多学科领域,涉及物质的性质及其在各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学科。

 

材料科学可按多种方法进行分类,按物理化学属性分为金属材料,无机非金属材料,有机高分子材料和复合材料。按用途分为电子材料,宇航材料,建筑材料,能源材料,生物材料等。实际应用中又分为结构材料和功能材料。

在就业方面可以考虑科学研究,技术开发,工艺和设备设计,生产及经营管理等方面工作,就业前景很不错。就业比较好的方向是研究光学与光谱学,液晶,聚合物二极管,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,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。这个方向比金属材料难申请,也是竞争最激烈的方向,它和电子产业的发展有非常密切的关系,目前半导体领域的技术更新非常迅速,半导体芯片的发展非常迅速,这个研究方向是半导体芯片制造的重要基础,因此未来的就业前景是非常乐观的。就业可以在研究所,设计院,日化公司,汽车,电子电气,航空航天等企业。

针对中国申请者经常选择的专业方向,目前美国大学的材料科学与工程专业主要归为以下五大领域

计算材料科学 Computational Materials Science

主要是利用计算机模拟以及分子动力学的方法进行材料结构,特性的模拟和理论计算,材料热力学和动力学过程的模拟,超大大分子材料的理论计算,复杂材料的统计力学计算等等。

申请分析: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,不建议申请。

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。

申请分析:这个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,将来就业的前景比金属材料要好,不仅可以在科研机构搞研究,而且某些陶瓷材料比如高温超导材料已经实现了产业化,就业的前景还是比较好的。在申请过程中,Research ExperiencesInternship又会对美国留学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,因此总体来讲还是有很大的施展才华的空间。对于申请PhD的学生,争取能够发表论文,对申请也会有很大帮助。对于本科生申请,GPAG/T成绩比较重要。

金属材料Metallic Materials

金属材料是最重要的工程材料,包括金属和以金属为基的合金。通过对金属材料制备工艺及其原理的探索,将研究成果直接应用于现实生产是这一学科的主要目的。

高分子材料Polymer Materials

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。

申请分析: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。因此这个方向的竞争还是有一定难度的。一般来说需要物理或者化学以及跟高分子交叉的专业背景,GPA 至少达到3.4以上

电子、光学与磁性材料 Optical Electronic and Magnetic Materials

这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、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。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,可以去电子业、研究机构、汽车等行业。(来源网络)

 

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