钢铁“侠”是怎样炼成的——材料科学与工程专业介绍
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时间:2020-01-10

如何百炼成钢,然后成钢铁侠?今天我们来了解一下让Iron Man装备的进化技能——材料科学与工程专业。传统材料包括金属材料和无机非金属材料,近些年高分子材料的发展也十分迅猛,还有半导体材料,因其在通信行业的应用,算得上是目前材料科学中的热门领域,在美国和世界各地都有很好的就业前景。

    材料科学与工程专业的学生在本科阶段的前两年会以数学、物理、化学等学科为基础,进行实验操作,了解材料加工和性能测试的方法,大三、大四有机会选择自己喜欢的领域,包括金属、非金属、高分子、生物等材料方向,了解新材料的设计、开发和应用。

 

材料科学与工程专业排名前15的美国大学依次是:

 

1

麻省理工学院

Massachusetts  Institute of Technology

2

加州大学伯克利分校

University of California–Berkeley

3

伊利诺伊大学香槟分校

University of Illinois–Urbana-Champaign

4

密歇根大学安娜堡分校

University of Michigan–Ann Arbor

5

佐治亚理工学院

Georgia Institute of Technology

6

斯坦福大学

Stanford University

7

西北大学

Northwestern University

8

康奈尔大学

Cornell University

9

加州大学圣塔芭芭拉分校

University of California–Santa Barbara

10

宾州州立大学

Pennsylvania State University–University Park

11

加州理工大学

California Institute of Technology

12

卡内基梅隆大学

Carnegie Mellon University

13

普渡大学

Purdue University–West Lafayette

14

俄亥俄州立大学

Ohio State University–Columbus

15

威斯康星大学麦迪逊分校

University of Wisconsin–Madison

 

材料科学与工程是一切工程学科的基础,运用到工业、生活的方方面面,可以说无处不在。所以,材料的研究范围非常广泛,所以下面我们来简要了解一下材料的主要研究内容和未来的发展方向:

无机非金属材料:常见的主要有水泥、 玻璃、 陶瓷、二氧化气凝胶等,主要发展领域除了传统的建筑建材之外,新型陶瓷材料以其耐磨、耐高温的特点成为现代国防和生物医学领域的重要发展成果。

金属材料:钢铁材料目前在工业原材料构成中仍然占据主导地位,它的特性是耐磨、防腐蚀。不过现在各种新型非金属材料的出现,代替了部分钢铁材料,降低了钢铁需求量。比如,《钢铁侠》影片开始,Yinsen殷森博士和Stark斯塔克在被恐怖分子绑架时制成的初代钢铁侠盔甲,原本是废旧钢铁打造的,现在还可以考虑改用新型碳纤维增强材料,重量比金属材料轻的多,移动更加灵活迅速,并且还有耐磨耐高温的特征。

高分子材料:高分子材料主要包括塑料、橡胶和纤维三大类,刚才我们提到的碳纤维增强材料,就是将碳纤维作为增强材料,与树脂(塑料)、金属、陶瓷及炭等材料复合制成性能更强的材料,复合材料的合成和改性也是高分子材料领域的重要课题,满足不同场合的需求,提升使用体验,意义非凡。下边图片就展示了用碳纤维增强材料制成的跑车车身,轻而坚硬,不仅提升安全性,跑车的提速也会更快。

最后,我们说回到美国本科材料工程专业,美国大学会有专门提供给本科生的科研机会和项目,叫做“Undergraduate Research Opportunities (UROP)”,希望同学们在本科期间多了解教授的研究方向,并尝试进行课题的研究。这样的科研经历对工程专业的同学尤为重要,可以更好地选择自己未来的发展方向。

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如何百炼成钢,然后成钢铁侠?今天我们来了解一下让Iron Man装备的进化技能——材料科学与工程专业。传统材料包括金属材料和无机非金属材料,近些年高分子材料的发展也十分迅猛,还有半导体材料,因其在通信行业的应用,算得上是目前材料科学中的热门领域,在美国和世界各地都有很好的就业前景。

    材料科学与工程专业的学生在本科阶段的前两年会以数学、物理、化学等学科为基础,进行实验操作,了解材料加工和性能测试的方法,大三、大四有机会选择自己喜欢的领域,包括金属、非金属、高分子、生物等材料方向,了解新材料的设计、开发和应用。

 

材料科学与工程专业排名前15的美国大学依次是:

 

1

麻省理工学院

Massachusetts  Institute of Technology

2

加州大学伯克利分校

University of California–Berkeley

3

伊利诺伊大学香槟分校

University of Illinois–Urbana-Champaign

4

密歇根大学安娜堡分校

University of Michigan–Ann Arbor

5

佐治亚理工学院

Georgia Institute of Technology

6

斯坦福大学

Stanford University

7

西北大学

Northwestern University

8

康奈尔大学

Cornell University

9

加州大学圣塔芭芭拉分校

University of California–Santa Barbara

10

宾州州立大学

Pennsylvania State University–University Park

11

加州理工大学

California Institute of Technology

12

卡内基梅隆大学

Carnegie Mellon University

13

普渡大学

Purdue University–West Lafayette

14

俄亥俄州立大学

Ohio State University–Columbus

15

威斯康星大学麦迪逊分校

University of Wisconsin–Madison

 

材料科学与工程是一切工程学科的基础,运用到工业、生活的方方面面,可以说无处不在。所以,材料的研究范围非常广泛,所以下面我们来简要了解一下材料的主要研究内容和未来的发展方向:

无机非金属材料:常见的主要有水泥、 玻璃、 陶瓷、二氧化气凝胶等,主要发展领域除了传统的建筑建材之外,新型陶瓷材料以其耐磨、耐高温的特点成为现代国防和生物医学领域的重要发展成果。

金属材料:钢铁材料目前在工业原材料构成中仍然占据主导地位,它的特性是耐磨、防腐蚀。不过现在各种新型非金属材料的出现,代替了部分钢铁材料,降低了钢铁需求量。比如,《钢铁侠》影片开始,Yinsen殷森博士和Stark斯塔克在被恐怖分子绑架时制成的初代钢铁侠盔甲,原本是废旧钢铁打造的,现在还可以考虑改用新型碳纤维增强材料,重量比金属材料轻的多,移动更加灵活迅速,并且还有耐磨耐高温的特征。

高分子材料:高分子材料主要包括塑料、橡胶和纤维三大类,刚才我们提到的碳纤维增强材料,就是将碳纤维作为增强材料,与树脂(塑料)、金属、陶瓷及炭等材料复合制成性能更强的材料,复合材料的合成和改性也是高分子材料领域的重要课题,满足不同场合的需求,提升使用体验,意义非凡。下边图片就展示了用碳纤维增强材料制成的跑车车身,轻而坚硬,不仅提升安全性,跑车的提速也会更快。

最后,我们说回到美国本科材料工程专业,美国大学会有专门提供给本科生的科研机会和项目,叫做“Undergraduate Research Opportunities (UROP)”,希望同学们在本科期间多了解教授的研究方向,并尝试进行课题的研究。这样的科研经历对工程专业的同学尤为重要,可以更好地选择自己未来的发展方向。

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