1、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,物理及化学特质,使役性能及安全,环境影响及保护,再制造特质及办法等要点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,制成具备肯定用性能和经济价值的材料及构件的学科。
目前,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线,独立的材料科学与工程学科也应运而生。
伴随社会和科技进步,应用上既需要性能更为优秀的各类高强、高韧、耐热、耐磨及耐腐蚀等新型结构材料,也需要各种具备力、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需要也日益提升。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渐渐成为材料研究的要紧范围。同时,计算机在材料科学中的应用,为深入知道材料成分、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进步成材料科学与工程的一个要紧分支。展望将来,材料科学与工程学科的进步方向主要包含如下几个方面:达成微结构不同层次上的材料设计与在此基础上的新材料开发:材料的复合化、低维化、自动化和结构功能一体化设计与制备技术研发;材料加工过程的自动化、智能化、集成化、超精密化技术的开发等。另外,一方面要重视研究和解决有关材料的水平和工程问题,不断挖掘传统材料的潜力;其次,也要特别重视研究和解决与能源、信息有关的新兴材料,支撑社会可持续进步。
2、材料科学与工程专业学科内涵
材料科学与工程学科是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点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。依据材料的组成形式,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;依据材料的性能特点,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,其研究范围涉及自然科学、应用科学与工程学。材料科学与其他工程学科的结合进步和相互丰富,充实了大家对自然科学的认识,推进和促进了科技的进步和进步。
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。
3、材料科学与工程专业学科范围及培养目的
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进步动态,借助一流的理论研究、剖析与设计办法和技术,与高水平的实验平台、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、高档装备制造产业、新能源汽车产业等进步需要的新材料、新技术、新工艺、新品及其工程化应用的有效渠道。
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质之间关系的学科,为材料设计、制备、工艺优化和合理用提供科学依据。材料学及其进步不只与揭示材料本质和演化规律的材料物理与化学学科有关,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。材料学是探讨材料常见规律、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可以满足用功能和服役寿命预期需要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,与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点,并成为再制造工程的重点技术支撑之一。材料加工工程的研究范围包含金属材料、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有关工程问题包含材料的表面工程、材料的循环借助、材料加工过程模拟及虚拟生产、加工过程及装备的智能化、自动化及集成化、材料加工过程的在线测试与水平控制、材料加工的模具和重点设施的设计与改进、再制造迅速成形理论与技术等。
材料加工工程理论基础包含数学基础:数学剖析和工程数学(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、晶体缺点、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办法、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、用及循环借助提供科学依据,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施、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、用与循环、老化与降解与它们的相互关系,包含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,根据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常识体系,着重培养学生对自然资源有限性、不可再生性,与对生态环境影响的认识:从物质循环借助的理念出发,打造资源节省、环境友好的材料可持续进步的价值观;学会商品、材料、过程生态设计和环境保护工程一体化专业技能;熟知再制造的寿命评估预测理论及表面键合/嵌合技术;再生资源收购借助能力与资源环境咨询、管理与价值评估技能。
理论基础主要包含自然资源的提取生产、加工、借助等过程中涉及的入门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)。
培养目的
硕士学位具备肯定的革新能力;拥有基本的材料科学与工程基础理论常识和系统的专业常识,知道本学科的进步动向,可以学会有关材料研究范围中一流的工艺设施、测试方法及评价技术;具备从事科学研究工作和技术工作的能力;能做出具备学术价值或应用价值的研究成就。
有关学科
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。
4、材料科学与工程专业就业:高技术人才供不应求
专业性强,国家看重,高技术人才供不应求
材料科学与工程专业是现在的热点学科,材料学为材料设计、制造、工艺优化和合理用提供科学依据 ,专业性比较强,现代材料学科更重视研究各类材料及它们之间相互渗透的交叉性和综合性,历程近半个世纪对材料微观结构和宏观性质有关机制的探索和认识,材料学得到巨大拓展,一些具备特殊功能的材料日益遭到看重并飞速发展,很大地推进着现代科技工业的不断进步,也为材料学的进步提供了前所未有些机会和空间,这就需要有肯定专业常识的人才投入到科研工作中去达成。
年代的进步,新型材料需要增加,需要有达成科技进步的专业人才
日新月异的现代技术的进步需要不少新型材料的支持。自从第三次科技浪潮席卷全球以来,新型材料同信息、能源一块,被叫做现代科技的三大支柱。新材料的诞生会带动有关产业和技术的飞速进步,甚至会催生新的产业和技术范围。依据国内目前及将来进步的实质状况,新材料范围值得重视的新进步方向主要有半导体材料、结构材料、高分子材料、敏锐与传感转换材料、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每个行业的需要量的增加为此专业的学生提供了非常不错的就业机会。
就业方向
材料科学与工程专业毕业生的就业面比较广,主要就业行业包含:计算机、金融、教育和科技咨询等范围,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。