考研专业解析系列之材料科学与工程专业

　　一、材料科学与工程专业学科概况

　　材料科学与工程学科是研究各类材料的组成及结构，制备合成及加工，物理及化学特性，使役性能及安全，环境影响及保护，再制造特性及方法等要素及其相互关系和制约规律，并研究材料与构件的生产过程及其技术，制成具有一定使用性能和经济价值的材料及构件的学科。

　　当前，材料已与信息、能源并列为国民经济的三大支柱。材料是社会进步的物质基础和先导，是冶金、机械、化工、建筑、信息、能源和航天航空等工业的支撑。材料作为社会生产生必要的组成部分，早已作为一个统一的范畴进入政治家和产业界的视野，独立的材料科学与工程学科也应运而生。

　　随着社会和科技进步，应用上既要求性能更为优异的各类高强、高韧、耐热、耐磨及耐腐蚀等新型结构材料，也需要各种具有力、光、电、磁、声及热等特殊性能及其耦合效应的新型功能材料，同时对材料与环境的协调性等方面的要求也日益提高。生物材料、信息材料、能源　　材料、纳米材料、智能材料、极端环境材料及生态环境材料等已逐渐成为材料研究的重要领域。同时，计算机在材料科学中的应用，为深入了解材料成分、制备工艺、组织结构性能的关系提供了可能，也为材料制备过程组织演变模拟提供了强有力的工具，计算材料和虚拟工程逐步发展成材料科学与工程的一个重要分支。展望未来，材料科学与工程学科的发展方向主要包括如下几个方面：实现微结构不同层次上的材料设计以及在此基础上的新材料开发：材料的复合化、低维化、智能化和结构功能一体化设计与制备技术研发;材料加工过程的智能化、自动化、集成化、超精密化技术的开发等。另外，一方面要注重研究和解决有关材料的质量和工程问题，不断挖掘传统材料的潜力;另一方面，也要特别注重研究和解决与能源、信息相关的新兴材料，支撑社会可持续发展。

　　二、材料科学与工程专业学科内涵

　　材料科学与工程学科属于工学门类的一级学科，它主要研究材料的组成结构、合成加工、基本性质及使役性能等要素和它们之间相互关系的规律，并研究材料的生产过程及其技术。根据材料的组成形式，可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料;根据材料的性能特征，又可分为以力学性能为应用基础的结构材料和以物理及化学性能为应用基础的功能材料。

　　材料科学与工程学科以数学、力学、物理学、化学和生物学等基础科学为基础，以加工制造等工程学科为服务和支撑对象，是一个理工结合、多学科交叉的新兴学科，其研究领域涉及自然科学、应用科学以及工程学。材料科学与其他工程学科的结合发展和相互丰富，充实了人们对自然科学的认识，推动和促进了科学技术的发展和进步。

　　材料科学与工程一级学科设有材料物理与化学、材料学、材料加工工程、高分子材料与工程和资源循环科学与工程5个学科方向。

　　三、材料科学与工程专业学科范围及培养目标

　　材料科学与工程一级学科设有材料物理与化学、材料学、材料加工工程、高分子材料与工程和资源循环科学与工程5个学科方向。

　　1.材料物理与化学

　　是一门以物理学、化学等自然科学为基础，从电子、原子、分子等多层次上研究材料的结构及其与物理、化学性能之间的关系的学科。材料物理与化学方向重点基于物理、化学的基本原理，结合材料科学的前沿研究与发展动态，利用先进的理论研究、分析与设计方法和技术，以及高水平的实验平台、装备和工艺，致力于探索新材料中组成、尺度、结构、性能之间的本构关系及其内在的热力学演变规律，探索符合新能源、新一代信息技术、生物、高端装备制造产业、新能源汽车产业等发展需求的新材料、新技术、新工艺、新产品及其工程化应用的有效途径。

　　2.材料学

　　是研究材料的成分、组织及结构、合成制备及加工工艺与性能及使役特性之间关系的学科，为材料设计、制备、工艺优化和合理使用提供科学依据。材料学及其发展不仅与揭示材料本质和演化规律的材料物理与化学学科相关，而且和提供材料工程技术的材料加工工程学科有密切关系。材料学是探讨材料普遍规律、支撑材料加工技术的一门应用基础学科。

　　3.材料加工工程

　　是研究控制外部形状和内部组织结构将材料加工成能够满足使用功能和服役寿命预期要求的各种零部件及成品的应用技术的学科。现代材料加工工程学科的内涵已超越传统冷、热加工的范畴，与材料学、材料物理与化学、机电、自动控制等学科，以及新型高性能材料的研发有着相互依存和彼此促进的密切联系，彰显其多学科交叉的特征，并成为再制造工程的关键技术支撑之一。材料加工工程的研究范围包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料等，主要研究材料的外部形状和内部组织与结构形成规律和控制技术。当代材料加工技术和相关工程问题包括材料的表面工程、材料的循环利用、材料加工过程模拟及虚拟生产、加工过程及装备的自动化、智能化及集成化、材料加工过程的在线检测与质量控制、材料加工的模具和关键设备的设计与改进、再制造快速成形理论与技术等。

　　材料加工工程理论基础包括数学基础：数学分析和工程数学(线性代数、数理统计);物理基础：大学物理和工程力学;化学基础：无机化学、有机化学、物理化学;工程基础：机械制图、机械设计基础、电工和电子学基础;材料科学基础：金属学、晶体学、晶体缺陷、扩散和相变理论、材料成形(液态与固态)及微观组织结构表征方法、材料物理、力学性能及其测试技术。

　　4.高分子材料与工程

　　高分子材料是以高分子化合物为基体的材料，主要有塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂和树脂基复合材料等。高分子材料与工程学科是研究高分子材料制备、结构、性能、成型、服役及其相互关系的学科，为高分子材料的设计、制造、使用及循环利用提供科学依据，为高分子新材料、新工艺、新装备的开发提供理论基础。

　　高分子材料与工程学科以化学、物理、生物、数学等自然科学和化工、计算机、机械等应用学科为基础，以高分子化学、高分子物理、高分子材料成型加工及设备、高分子材料表征等为基础课程。从实验、计算机模拟和理论三方面，对高分子材料的组成、结构、性能、工艺进行从分子到宏观材料的多尺度空间与时间的深入系统研究。

　　高分子材料与工程学科的研究内容主要有：材料的合成与改性、结构与性能、响应与功能、加工成型技术与装备、使用与循环、老化与降解以及它们的相互关系，包括结构与功能高分子材料、通用和特种高分子材料、天然与合成高分子材料等。

　　5.资源循环科学与工程

　　在大材料专业学习的基础上，按照学科内在联系自然延伸，突出与资源、环境、经济等多学科的交叉与融合，构建资源循环科学与工程的基础理论和技术知识体系，着重培养学生对自然资源有限性、不可再生性，以及对生态环境影响的认识：从物质循环利用的理念出发，建立资源节约、环境友好的材料可持续发展的价值观;掌握产品、材料、过程生态设计和环境保护工程一体化专业技能;熟悉再制造的寿命评估预测理论及表面键合/嵌合技术;再生资源回收利用能力以及资源环境咨询、管理与价值评估技能。

　　理论基础主要包括自然资源的提取生产、加工、利用等过程中涉及的基础知识及资源环境经济学(资源循环过程中涉及的资源、环境和经济三个子系统耦合而成的复合系统的结构、功能及其客观规律与调控等)。

　　培养目标

　　硕士学位具有一定的创新能力;具备基本的材料科学与工程基础理论知识和系统的专业知识，了解本学科的发展动向，能够掌握相关材料研究领域中先进的工艺设备、测试手段及评价技术;具有从事科学研究工作和技术工作的能力;能做出具有学术价值或应用价值的研究成果。

　　相关学科

　　数学、物理学、化学、生物学、生命科学、力学、机械工程、计算机科学与工程、环境科学与工程、控制科学与工程等。

　　四、材料科学与工程专业就业：高技术人才供不应求

　　专业性强，国家重视，高技术人才供不应求

　　材料科学与工程专业是目前的热门学科，材料学为材料设计、制造、工艺优化和合理使用提供科学依据 ，专业性比较强，现代材料学科更注重研究各类材料及它们之间相互渗透的交叉性和综合性，经历近半个世纪对材料微观结构和宏观性质相关机制的探索和认识，材料学得到巨大拓展，一些具有特殊功能的材料日益受到重视并快速发展，极大地推动着现代科技工业的不断进步，也为材料学的发展提供了前所未有的机遇和空间，这就需要有一定专业知识的人才投入到科研工作中去实现。

　　时代的进步，新型材料需求增加，要求有实现科技进步的专业人才

　　日新月异的现代技术的发展需要很多新型材料的支持。自从第三次科技浪潮席卷全球以来，新型材料同信息、能源一起，被称为现代科技的三大支柱。新材料的诞生会带动相关产业和技术的迅速发展，甚至会催生新的产业和技术领域。根据我国当前及未来发展的实际情况，新材料领域值得注重的新发展方向主要有半导体材料、结构材料、高分子材料、敏感与传感转换材料、纳米材料、生物材料及复合材料，材料科学与工程专业人才在各个行业的需求量的增加为此专业的学生提供了很好的就业机会。

　　就业方向

　　材料科学与工程专业毕业生的就业面比较广，主要就业行业包括：计算机、金融、教育和科技咨询等领域，毕业生可以从事高分子材料加工、高分子材料合成、信息材料、医用材料、新型建筑材料、电子电器、汽车、航空航天、贸易等工作或到研究院所、高等学校和海关、商检等。