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通过生物和化学、生物医学、电气和计算机、能源和机械、操作和系统工程研究领域之间的协同作用,提供了多种浓度。工程研究生应该提出一个支持他们兴趣的学习计划,可能包括不受学科界限限制并通过跨学科协同作用丰富的独特的智力路径。
MSE 研究解决了以下子领域的关键挑战,这些子领域得到了各自领域领先教师的支持。
增加我们对结构材料的基本了解会导致制造、建筑、能源系统、医学和环境科学等方面的进步。专注于冰和极地相关现象的研究不仅有助于规划更具弹性的未来,而且还适用于金属、陶瓷和其他晶体材料。提高机械部件的耐用性和开发先进的复合材料——以及更好地理解机械力和形状工程的作用——可以对整个行业产生重大的经济影响,尤其是在能源、制造、医疗和运输部门。
复合材料系统
变形和断裂力学
冰川学和气候
金属间化合物
聚合物磨损和加工
雪、冷杉和冰物理
薄结构力学
功能材料——根据它们可以执行的功能分类——代表了一组快速增长的先进材料和复合材料,其中一些特性(形状、导电性、机械特性、颜色等)对外部刺激有反应。由于其独特的特性,这些材料正在推动能量转换和存储、传感、电子、光子学和生物医学领域的创新。
电子组装
高性能印刷和灵活的设备
微机械和机电系统 (MEMS)
多功能纳米材料
纳米材料设计与合成
光电材料与器件
生物材料的进步促进了生物医学研究,并激发了可植入和仿生设备的新颖设计。专注于骨科植入物的研究致力于优化材料的重量、强度、成型性、定制和成本。进行植入物修复的材料特定测试是为了评估和了解体内发生的变化,作为改善患者结果的最终目标的一部分。开发更好的合成组织替代品的工作也在进行中,挑战是开发模拟天然组织的结构和机械性能并允许组织 - 植入物界面牢固的材料。
仿生材料和器件
骨科植入物分析和行为
组织工程
材料在实现可持续能源未来方面发挥着关键作用。高温材料使发电厂能够提高运行温度,从而提高效率。风力涡轮机、电动和混合动力汽车等应用对高性能永磁体的需求正在增长。电力电子的新材料有助于提高效率并降低尺寸和成本,也是开发低功率传感器和混合电子设备能量收集的关键。就太阳能电池而言,非常需要使用天然丰富的环保材料,这也可以为新型具有成本效益的电池系统以及 21 世纪的可持续照明技术铺平道路。
能量收集
能量储存和转换装置
快堆燃料材料
高性能永磁体
高温材料
电力电子
太阳能和热光伏电池
微制造研究跨越广泛的学科,包括电气、机械和化学工程、物理学、计算机科学、机器人技术以及材料科学。最大的挑战之一是设计一种组装小零件的有效方法,例如使用自组装方法或可以在微型工厂中协同工作的微型机器人。应用包括网络安全、薄膜太阳能电池以及印刷和柔性设备。
3D纳米制造
微型机器人制造
自组装纳米光子结构
应用于材料科学的计算方法和建模能够预测和优化新材料的特性和行为,特别是在纳米尺度上。微观结构演化通过多种机制发生,预测其对材料宏观特性影响的能力具有广泛的应用。
微观结构演化建模
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