材料科學是一個怎樣的專業？帶你全方位解密！

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答：材料科學與工程（Materials Science & Engineering）是研究材料製備、結構、性能、加工的學科，材料學是一個交叉學科。材料科學與工程專業涉及物理、化學、生物等，它以材料學、化學、物理學為基礎，系統學習材料科學與工程專業的基礎理論和實驗技能，並將其應用於材料的合成、製備、結構、性能、應用等方面研究的學科。

上個世紀 70 年代以來，人們把信息、材料和能源作為社會文明的支柱。80 年代又把新材料、信息技術和生物技術並列為新技術革命的重要標誌。進入 21 世紀，以納米材料、超導材料、光電子材料、生物醫用材料及新能源材料等為代表的新材料技術創新顯得更為異常活躍，新材料諸多領域正面臨著一系列新的技術突破和重大的產業發展機遇。相應的，材料科學與工程專業也蓬勃發展起來，大多數工科和綜合院校均開設了該專業。由於其應用領域廣泛，綜合了物理、化學、生物等各學科的知識，導致了該專業的申請人數逐年上漲。

專業細分&就業方向

美國材料工程是一門以實驗為主的學科，一般都開設在工學院下，也有開設在理學院下的學校。材料工程專業的研究方向可大致分為五類：計算機材料科學，無機非金屬材料，金屬材料，高分子材料，電子，光學與磁性材料。

1. 計算材料科學 Computational Materials Science

計算機材料科學主要是利用計算機模擬以及分子動力學的方法進行材料結構，特性的模擬和理論計算，材料熱力學和動力學過程的模擬，超大分子材料的理論計算，複雜材料的統計力學計算等等。

這個領域主要是理論研究，申請的人比較少，競爭不激烈。這個領域 Ph.D 學習難度比較大，完成學位的時間比較長，最短也要 5 年，一般都是 6 年。就業前景一般，職位一般集中於美國幾個大型的國家實驗室，如：橡樹嶺（Oak Ridge）國家實驗室等。

2. 無機非金屬材料 Ceramic Materials

無機非金屬材料是三大基礎材料之一，包括結構陶瓷、功能陶瓷、日用陶瓷，耐火材料、玻璃、水泥等。研究內容主要包括固體電解質材料的製備，結構和性能研究；結構陶瓷的製備，組織結構和性能的研究；磁性材料、電性材料、壓電陶瓷、半導體陶瓷等功能材料的製備和研究;古陶瓷和日用陶瓷的研究和開發；高溫陶瓷、耐火材料的製備和開發等。

該專業方向比金屬材料難申請。近幾年，陶瓷領域的發展比金屬材料要迅速很多，例如，高溫超導陶瓷材料的發現對經濟產生了比較大的影響，目前在這個領域的研究非常活躍。因此這個申請方向比金屬材料競爭激烈，將來就業主要是在科研機構搞研究。該方向 GPA 要求 3.0 以上，基於申請的不同學位，學校會對申請者有特殊的要求。在申請過程中，Research Experiences，Internship 和論文有會對申請有一定促進作用，不同等級的學校在要求上會有所不同，這個專業申請的人數相對於申請金屬材料的人略多一點，目前該專業就業狀況供求基本平衡，但在從事更高層次的材料人才卻比較短缺。無機非金屬里玻璃方向的就業比其他陶瓷方向要樂觀，陶瓷材料包括功能陶瓷正逐漸淡出工業界。

3. 金屬材料 Metallic Materials

金屬材料是最傳統的材料如鋼鐵材料、非晶態合金、結構金屬材料、功能金屬，主要研究它們的微觀結構對材料力學和物理性能影響，合金中不用成分比例對材料硬度、韌性、拉伸強度的影響。材料科學和工程介紹、金屬處理、粉末冶金、腐蝕和防護等。

這個方向是材料領域最古老最傳統的方向，美國風氣偏新材料而非傳統材料，所以申請美國競爭不是很激烈，對 GPA 以及 GT 成績的要求不是很高，申請者一般都是國內大學金屬材料及相關專業的學生，即使學校一般，GPA 3.0左右，TOEFL 90左右，GRE 310左右，一般都可以獲得 TOP100 學校的錄取。該方向申請人數不多，就業方向基本有二：金屬材料的科研領域，留在實驗室或做老師；進工業界做技術人員，如鋼鐵公司、冶金、機械、軍工、航空航天、儀錶等行業。金屬材料在美國的就業前景比陶瓷材料要好很多，社會實用性強，就業前景比較樂觀。

4. 高分子材料 Polymer

高分子材料是當今世界發展最迅速的產業之一，高分子材料已廣泛應用到電子信息、生物醫藥、航天航空、汽車工業、包裝、建築等各個領域。研究內容包括活性聚合、新材料的合成與開發、聚合物結構與性能、反應性加工、先進複合材料及應用、超細材料及納米材料、生物材料、新型功能材料、化學建材和化學纖維等。

高分子材料是當今世界發展最迅速的產業之一，高分子材料已廣泛應用到電子信息、生物醫藥、航天航空、汽車工業、包裝、建築等各個領域。最近幾年高分子材料的發展非常迅速，有很多美國大學都在高分子的研究領域投入了巨大的科研力量，這個領域不像金屬材料，經過上百年的發展已經到了非常成熟的地步。高分子的興起才幾十年，研究成果層出不窮，高分子導電，軟光刻技術的發展對電子工業的發展起到了巨大的推動作用。

這個方向的競爭還是比較大的。一般來說需要有物理或者化學以及跟高分子交叉的專業背景，平均分情況是：GPA >3.4, GREQ>160, TOEFL>88 (美國牛校會比平均分高)。研究所申請高分子材料 PhD，Research Experiences 和 Internship 會比申請者硬體條件更重要，所以硬體條件一般的學生可以在 Research Experiences, Internship, Paper 上多下功夫。大學部生申請 PhD，要在保證硬體條件很好的情況下，儘可能的去多進實驗室做項目，為自己的 Resume 積累素材。關於獎學金，PhD 的拿獎率大於 Master，所以學習時間會比較長，但是這個專業的回報率還是比較高的。就業方面可以從事科學研究、技術開發、工藝和設備設計、生產及經營管理等方面工作。

電子、光學與磁性材料 Optical, Electronic and Magnetic Materials 主要研究光學與光譜學、液晶、聚合物二級管、光電池和光子晶體、半導體材料和裝置、磁存儲器、磁性薄膜及磁性發電機裝置、壓電晶體的表面和界面特性。主要課程有量子力學、材料化學、勢力學及階段均衡、結構固定的缺點、材料的機械性能、電子學、熱力學、非結晶固定、高分子物理、材料成像、電子電磁材料。該專業在很多學校都是在EE下面，作為Material Science與EE的交叉學科，所以光電和磁學物理的同學可以直接申請。

該專業是現在材料科學中最大的熱門，申請人數最多，競爭也就最為激烈。硬體條件和軟體條件都有很高的要求。申請者在具備紮實的數學、物理、外語、電子學和計算機科學基礎的同時，需要具備熟練的實驗技能。由於現在社會朝微電子方向發展，所以就業前景是材料專業里最為樂觀的，可以去電子業、研究機構、汽車等行業。

5. 納米材料Nanometer Materials

納米材料科學的內容包含納米材料學、納米電子學、納米生物學、納米機械學、納米加工學、納米光子學、納米檢測與表徵。而納米材料與技術又是這些分支學科的共同交點，是納米科技的核心和基礎。通常納米材料與半導體材料相關，與EE高度重合，申請這個方向的同學可以去關注學校的 EE 方向是否有相關的分支。就目前納米科技整體發展狀況而言，歐、美、日已大力發展多年，截至 2007 年初，美國已投入 56 億美元用於納米技術的研發，而日本每年用於納米技術研究的投資也在 5億美元左右。國內的納米科技研究剛開始不久，無論是科研水平以及與市場的契合度，與歐美日差距都還很大。但是差距大也意味著潛力、空間大，一旦納米技術進入生活，這方面的專業人才需求量肯定會急劇上升。

納米材料人才主要承擔工作任務為納米材料表徵、石墨烯及碳納米材料研發、納米材料改性、納米材料合成、無機納米材料製備以及交叉學科納米材料應用。納米材料與技術專業畢業生一般都可以在科研院校及納米材料、黏合劑、塗料、電鍍、陶瓷等相關領域從事相關產品開發、生產和檢測等工作。與材料專業方面的學生基本有著相似的職業發展道路。總的來說，納米材料專業同學可以有以下去處：一是進入研究院從事納米材料研發工作，這是納米材料人才繼續本領域內研究的主要途徑。二是選擇進入納米材料行業企業。三是進入傳統材料相關企業。

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