美国留学之材料学专业解析

近年来，随着媒体对纳米科学和纳米技术的聚焦，材料科学与工程在高校被推上了风口浪尖，成为理工科热门专业之一，报考人数逐年增加。材料科学与工程作为一个交叉性很强的专业，涉及物理、化学、生物等，与电气、机械、化工等密切相关，那么，如果你打算申请美国材料科学与工程研究生项目，你知道如何选择专业分校和学校吗？这个专业的就业前景如何？以及在申请准备过程中需要注意什么？这些问题今天就一一分析。

材料科学与工程专业简介及分支方向介绍

材料科学与工程是以材料科学、化学、物理学为基础，系统研究材料科学与工程基础理论和实验技能，并应用于材料合成、制备、结构、性能和应用研究的学科。它研究材料的制备或加工工艺、材料的微观结构和材料的宏观性能之间的关系。研究材料无非是研究各种材料的用途，材料的用途由性质决定，性质由组织决定，组织由材料的组成和状态决定。因此，材料科学与工程研究的是不同组成状态材料的组织对使用性能的影响。

材料科学与工程包括固体物理、材料化学、应用物理与化学、化学工程、机械工程、土木工程和电气工程。当它与电子工程相结合时，衍生出电子材料；与机械结合时，衍生出结构材料；当它与生物学结合时，衍生出生物材料。材料科学与工程有分支，它们之间又有很大的区别。

以下是几个主要分支的简要介绍：

金属材料

这是材料领域最古老、最传统的方向，主要是通过对金属材料制备工艺和原理的探索，将研究成果直接应用到现实生产中。主要研究包括金属和金属基合金，如钢铁材料、非晶态合金、结构金属材料和功能金属，其显微组织对材料力学性能和物理性能的影响，合金中不同成分配比对材料硬度、韧性和抗拉强度的影响。课程包括当代材料、材料科学与工程、金属加工、粉末冶金、金腐蚀与防护等，现在对于金属材料，大部分研究是与纳米材料和复合材料相结合的。

这个方向的竞争不是很激烈，对gpa和gt成绩的要求也不是很高。申请人一般为国内高校金属材料或金相专业的学生。注：国内冶金材料专业学生更适合学习金属材料方向或材料加工方向，但材料加工方向的设置相对较少。

无机非金属材料/陶瓷材料

主要研究水泥、玻璃、光纤、非金属矿物、绝缘材料、陶瓷材料等。主要课程有工程力学、材料科学、工程材料概论、机械制图、陶瓷材料概论等。

陶瓷材料具有耐高温、耐磨、硬度高等优点，在无机非金属材料中得到了广泛的应用。近年来，无机非金属材料比金属材料发展迅速，特别是在陶瓷方面。研究内容主要包括陶瓷材料的制备，如粉末冶金、高温烧结等，陶瓷基复合材料的微观结构与性能的关系，以及一些功能陶瓷的研究，如铁电陶瓷、压电陶瓷等。

这个专业方向也是一个比较传统的方向，但近年来陶瓷领域的发展比金属材料要快得多。例如，高温超导陶瓷材料的发现对经济性影响很大，目前这方面的研究非常活跃。因此，这一应用方向比金属材料更具竞争力，但申请人数并不多。

聚合物/有机材料

橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和聚合物基复合材料及其制备、表征、加工、形态和特性。课程包括当代材料、材料选择、高分子科学与工程概论、高分子合成概论、高分子材料、高分子物理和高分子化学。高分子材料应用广泛，如轮胎、液晶电视，甚至防弹背心和航天飞机。

近年来，高分子材料发展迅速，研究成果已应用于生活的各个领域。美国大学在聚合物研究领域投入了大量资金。与金属材料不同，这个领域经过几百年的发展已经达到了非常成熟的水平。聚合物的兴起不过几十年，研究成果层出不穷，与现代生活息息相关。特别是聚合物导电和软光刻技术的发展，对电子工业的发展起到了巨大的推动作用。

该方向竞争激烈，申请难度大，专业回报率更高。报考该方向的学生一般来自高分子材料专业，也有化学系、化工系的学生。值得注意的是，化学工程专业下还有高分子方向，化学背景的学生如果有相关课程背景，可以报考材料专业下的高分子方向。

电子、光学和磁性材料

该方向是材料领域竞争最激烈的方向。主要研究半导体材料与器件、光电子材料与器件、磁性薄膜材料与器件、薄膜生长、表面与界面的电子特性、微电子加工技术。研究内容包括光学与光谱学、液晶、聚合物二极管、光电池与光子晶体、半导体材料与器件、磁存储器、磁薄膜与磁发生器器件、压电晶体表面与界面特性等。课程包括量子力学、材料化学、力科学和相平衡、结构固定的缺点、材料的力学特性、电子学、热力学、非晶固定、高分子物理、材料成像以及电子和电磁材料。

这个职业发展非常迅速，特别是在半导体行业，因此就业前景一片光明。因此，申请也是最困难的。无论从硬件条件还是软件条件，都有很高的要求，而且申请者需要有较强的背景。同时具有系统的材料物理理论基础和熟练的实验技能，具有扎实的数学、物理、外语、电子学、计算机等学科基础。

近年来，该方向的报考人数逐渐增多，电气工程下也设置了光电材料方向。如果学生有电气工程背景，有材料相关课程，有光电材料项目，可以考虑报考材料专业。

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