美国材料科学与工程专业全解析（上）

专业简介

材料科学与工程﹙materials science an 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。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。

专业研究方向

材料学专业的分支有很多，有很多种方法进行分类，比如说：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。

1. 金属材料

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。

2. 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。这几年无机非金属材料要比金属材料发展迅速，尤其是陶瓷方面竞争比较激烈。

3. 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。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。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。

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。

4. 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。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。

5、 计算材料科学 computational materials science

计算材料学（computational materials science），是材料科学与计算机科学的交叉学科，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，是材料科学研究里的“计算机实验”。它涉及材料、物理、计算机、数学、化学等多门学科。

6、生物材料 biomaterials

生物材料学是涉及生物材料的组成结构、性能与制备相互关系和规律的科学。其主要目的是在分析天然生物材料微组装、生物功能及形成机理的基础上，发展仿生学高性能工程材料，及用于人体组织器官修复与替代的新型医用材料，比方说人造骨骼和人造肌肉。其主要研究内容有：生物过程形成的材料结构、生物矿化原理，材料生物相溶性机理，生物材料自主组装、自我修复的原理。

7、 电子、光学、磁性材料 optical、electronic an magnetic materials

电子材料是指在电子技术和微电子技术中使用的材料，包括介电材料、半导体材料、压电与铁电材料、导电金属及其合金材料、磁性材料以及其他相关材料。它涉及到电子技术、物理化学、固体物理学和工艺基础等多学科知识。

该方向竞争激烈，由于现在社会朝微电子方向发展，所以就业前景非常乐观。近年来这个方向申请的人数逐渐增加，并且光电材料方向在电气工程下也有设置，如果学生的电气工程背景，课程中有材料相关课程，且有光电材料方面的项目，可以考虑申请材料专业。

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