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专业易解析 | 材料科学与工程专业知多少

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材料科学与工程专业究竟是什么


材料科学与工程(Materials Science and 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。


随着近年来媒体将注意力大量集中在纳米科学和纳米技术上,材料科学在许多大学被推到了最前沿。它也是法医工程和失效分析中的一个重要组成部分。




材料科学与工程专业分支



材料科学可按多种方法进行分类。每个学校的研究侧重点也各有不同,下面我们为大家介绍几个常见的分支学科。具体分支方向及研究内容请到申请学校官网查询。




高分子材料 Polymer Materials

主要研究导橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料以及这些材料的制备、表征、加工、形貌、特性。近些年高分子材料发展迅速应用到生活中的各个领域,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。值得注意的是:化学工程专业下也有高分子方向,化学背景的学生有相关的课程背景也是可以申请材料专业下高分子方向的。





金属材料 Metallic Materials

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。注意:国内冶金材料专业的学生比较适合学习金属材料方向或材料加工方向,但是材料加工方向的设置相对较少。




无机非金属材料 Ceramic Materials

主要研究水泥、玻璃、光导纤维、非金属矿、绝缘材料、功能陶瓷如压电陶瓷,由于陶瓷材料耐高温、耐磨、硬度大在无机非金属材料中应用最广泛。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。




计算材料科学 Computational Materials Science

这是一种工程技术手段,主要用计算机模拟以及分子动力学的方法进行材料结构、特征模拟、复杂材料的统计力学、大分子材料理论。具体研究内容例如:电子结构和焊接、原子协议、电子材料的缺点及微观结构、结构和位相转变、光子及电子机械内部和外部结构的反应。该方向对于学生的课程背景(计算机课程)要求比较严格,且必须要有相关的项目背景。




电子、光学、磁性材料 Optical、Electronic and Magnetic Materials

主要研究光学与光谱学、液晶、聚合物二级管、光电池和光子晶体、半导体材料和装置、磁存储器、磁性薄膜及磁性发电机装置、压电晶体的表面和界面特性。这个方向竞争最激烈,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。




生物材料Biomaterials

主要研究碳纳米管的合成及自然材料的特征、无机材料的合成、有机和生物材料化学、材料加工、材料热力学、生物应用材料、分子细胞和生物力学、材料力学和生物材料、材料成像。在研究过程中也会和仿生学相结合,比方说人造骨骼和人造肌肉。




纳米材料Nano Materials

主要研究量子力学、材料的机械性能、纳米科学与工程、端口的纳米机械和纳米生物技术、纳米结构材料、纳米材料、纳米材料的加工。纳米材料也是属于回报率比较高的一个研究方向,但是就业前景不是十分理想。





能源材料Energy Materials

主要研究太阳能电池、能量贮存、经济和环境材料选择、高级能量转换的基础、固态元件和能量转换、材料的能量贮存、能量和材料制定政策、未来能源系统材料。应用最为广泛,也最常见的就是太阳能电池板了。




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。




申请建议



在美国名校的材料科学与工程专业申请中,金属材料和无机非金属材料属于传统意义上的材料学方向,而高分子材料在业界发展十分迅速,申请者数量要较前两者多,竞争相对激烈。电子信息材料则是目前材料科学中的热门方向,尤其是半导体等材料发展异常迅猛,在美国和世界各地的就业前景均十分光明,因此申请难度相对来看也是最高的。综合来说,中国申请者在申请这些名校时,需要注意以下几个方面:

专业背景

专业背景是决定申请材料科学与工程专业成败的关键。美国材料科学与工程专业非常注重申请者之前的本科及研究生阶段学习过的课程、做过的科研项目及取得的成果。近年来被录取的新生均具有扎实的数学、物理学、电子学和计算机科学基础。如果申请者有专业相关的论文发表,特别是在国际期刊上有论文发表,将大大增加被录取的几率。


相关实习与工作经验

在研究背景及经历有所欠缺的情况下,材料科学与工程相关领域内的专业工作经验能够起到很大的弥补作用。特别是申请者如果参与或从事过新材料研究设计、材料应用等实际工作,并能提交相应证明,也能获得名校的青睐。在麻省理工学院、斯坦福大学等名校就读的材料学研究生中,有60%左右的学生具有在IBM、Intel、波音等世界知名公司的相关领域实习或全职工作的经验。


合理选择学位

与其他专业不同,材料科学与工程专业具有很强的实践性,很多名校都开设了为期1~2年的工程硕士项目,如果申请者未来的计划是从事应用领域的工作,可以选择申请这些项目;如果未来的计划是在大学任教或从事材料学方面的研究工作,那么材料学博士是理想的选择。




哪些学校的材料科学与工程专业值得申请

麻省理工学院

Massachusetts Institute of Technology

麻省理工学院的材料科学与工程研究在建校初已开始孕育,学院在1865年最早开设的课程中就包含了地质、采矿和冶金等专业的内容。该专业目前在读研究生200余人,系内精英云集,教学和科研实力雄厚。该系共有全职教授41人,其中11人为美国科学院院士,16人为美国工程院院士(其中九人为两院院士)。

  

申请要求:国际学生申请麻省理工学院材料科学与工程系需要提交GRE成绩、TOEFL成绩(iBT最低要求90分)或IELTS成绩(最低要求5.5分)。需要指出的是,材料科学与工程系更偏好IELTS成绩,预计在2011年申请结束后,其工程学硕士可能不再接受申请者提交TOEFL成绩。其他需要提交的材料有:完整的申请表格、本科成绩单、毕业证书与学位证书、三封推荐信、个人申请陈述和个人简历。申请截止日期为1月1日。申请费为75美元。


伊利诺伊大学巴纳-尚佩恩分校

University of Illinois at Urbana-Champaign

伊利诺伊大学巴纳-尚佩恩分校材料科学与工程系成立于1987年,由原先的陶瓷工程系和冶金与采矿工程系合并而成。该系自创建以来,一直位居美国材料科学与工程专业排名前列。


材料科学与工程系目前拥有全职教授27人,在读研究生160余人,设有生物材料(Biomaterials)、陶瓷材料(Ceramics)、电子材料(Electronic Materials)、金属材料(Metals)、高分子材料(Polymers)五大研究方向,可授予材料科学与工程硕士和博士学位。系内还提供了与商学院合作开设的工商管理硕士(MBA)和材料科学与工程硕士/博士联合学位项目。


申请要求:国际学生申请伊利诺伊大学巴纳-尚佩恩分校材料科学与工程系需要提交GRE成绩、TOEFL成绩(iBT最低要求79分)或IELTS成绩(最低要求6.5分,各分项均不低于6.0分)。其他需要提交的材料有:完整的申请表格、本科成绩单、毕业证书与学位证书、三封推荐信、个人申请陈述和个人简历。申请截止日期为1月10日。申请费为75美元。


西北大学

Northwestern University

西北大学材料科学与工程系正式成立于20世纪60年代,是世界上第一个独立研究材料科学的系科。该系目前拥有核心全职教授29人,下设生物材料(Biomaterials)、设计与制造(Design and Manufacturing)、电子材料(Electronic Materials)、金属与陶瓷材料(Metals & Ceramics)、纳米材料(Nanomaterials)、聚合材料(Polymeric Materials)、表面科学(Surface Science)、能源材料(Energy Materials)八个研究方向。


申请要求:国际学生申请西北大学材料科学与工程系需要提交GRE成绩、TOEFL成绩(iBT最低要求100分)或IELTS成绩(最低要求7.0分)。其他需要提交的材料有:完整的申请表格、本科成绩单、毕业证书与学位证书、至少两封推荐信、个人申请陈述和个人简历。申请截止日期为12月31日。申请费为75美元。


加州大学伯克利分校

University of California, Berkeley

加州大学伯克利分校材料科学与工程系目前在岗的全职教授近30人,主要研究领域包括以下五大方向:

生物材料(Biomaterials)

化学与电气化学材料(Chemical and Electrochemical Materials)

计算材料(Computational Materials)

电子、磁性与光学材料(Electronic, Magnetic and Optical Materials)

结构材料(Structural Materials)


伯克利分校材料科学与工程系的研究生具有独特的组织形式。系内由教授牵头,针对不同的研究方向成立了25个研究小组,研究生可根据自己的兴趣选择参加不同的小组。这样的教学方式鼓励学生在学习系内指定课程的同时积极参与各项科研活动,从而提升自身的研究能力。


申请要求:国际学生申请加州大学伯克利分校材料科学与工程系需要提交GRE成绩、TOEFL成绩(iBT最低要求68分,其中写作部分最低18分、口语部分最低17分、听力部分最低16分、阅读部分最低17分)或IELTS成绩(最低要求7.0分)。其他需要提交的材料有:完整的申请表格、本科成绩单、毕业证书与学位证书、三封推荐信、个人申请陈述和个人简历。申请截止日期为12月10日。申请费为90美元。

 

 






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