20世纪70年代,人们把材料、能源和信息誉为现代文明的三大支柱。80年代以高技术群为代表的新技术革命,又将新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。可以说,大千世界,材料无所不包,无处不在。吃、穿、住、行,每个人每天都会碰到诸如金属、橡胶、陶瓷等众多材料,小到一张纸、一根针、一个塑料袋、一件衣服,大到医疗器械、交通工具、工程建筑,处处都有材料的身影。事实上,人类文明发展史,就是一部如何更好地利用材料和创造材料的历史,材料的不断创新和发展,也极大地推动了社会经济的发展。材料虽小,却发挥着巨大的作用。近期我们就来解读材料类专业。
材料科学与工程
【是什么】
提起材料科学与工程这个专业,很多人的第一反应是“一头雾水”。的确,与其他诸如“计算机”“会计”“英语”等一眼就可以看出“研究什么”的专业相比,“材料”这一概念显得相当的宽泛。可是,正是这种无所不包的“宽泛”,使得材料科学与工程这个专业成为当今国内外各行各业发展都离不开的一门基础而重要的学科。
材料科学与工程是一个涉及材料学、工程学、化学等学科的较宽口径的专业。该专业以材料学、化学、物理学为基础,主要研究的是材料成分、结构、加工工艺及其性能和应用。
材料科学与工程属于工学门类里材料类专业中的一级学科,下设的二级学科包括材料学、材料物理与化学、材料加工工程等几个主要专业方向。相近专业有很多,例如:高分子材料与工程、复合材料与工程、金属材料工程等,这些专业的基础课程是相同的,只是在研究方向上有所区分,这也使得以上专业之间具有很强的交叉性。
该专业的研究范围十分广泛,说“无所不包”绝对不是夸大其词。举个例子:你坐在家里看电视——电视机显示图像的元器件还有遥控器里的发射信号装置是什么做的?是电子信息材料和光电材料。电视看腻了出门逛街要坐车,汽车是什么做的?车外壳是金属材料;挡风玻璃是非金属材料,可能是有机的,也可能是无机的;车内饰是橡胶材料。逛街累了到超市买点吃的,购物要付钱,纸币是有机木纤维加油机印刷油墨印制的,硬币是金属材料冲压制成的,信用卡是用有机聚合物材料或磁性材料制的。买好东西拎着购物袋回家,用的是现在大力提倡的环保可降解塑料袋,这是有机生物材料……
随着时代的发展,不断提高的生活水平和日新月异的科技进步,使得各领域对材料的要求达到了新的高度,这使材料科学技术与生物技术、计算机技术和能源技术一同成为新世纪人类发展所倚重的高新科技的重中之重。在生物技术方面,人造骨骼、人造器官的研究一直是医学研究的重点,而更轻更结实的钛合金骨骼、不会引发人体排斥的生物有机聚合材料是实现“人造身体”的关键所在。在计算机技术方面,信息时代的“信息爆炸”要求计算机有更快的处理速度和更大的信息存储量,这些问题都可以通过新型的光电材料芯片和光存储材料来解决。在能源方面,人类已将注意力集中在更干净、更环保的太阳能和氢能上,而新型的光电转换材料和储氢材料的开发,将使这些清洁能源的利用和存储成为可能……可以说,在人类将来的发展中,材料科学技术会起到决定性的作用。
【学什么】
无机化学、有机化学、物理化学、分析化学、材料科学与工程概论、材料物理、固体物理、材料力学、量子与统计力学、工程材料力学、材料工程基础、材料工艺与设备、现代材料研究技术等课程。
【做什么】
一、在材料及高分子复合材料成型加工、高分子合成、化学纤维、新型建筑装饰材料、现代喷涂与包装材料、陶瓷、水泥、家用电器、电子电气、汽车厂、钢铁企业、石油化工、制造企业、航天航空等企业,从事设计、新产品开发、生产管理、市场营销等工作。二、在材料相关科研单位,如中国科学院化学所、有色金属研究院、航空材料研究院、玻璃钢研究总院等单位,从事科学研究工作。三、在政府部门,从事行政管理、质量监督等工作。由于材料科学与工程专业的特殊性,读研的比例相当高,而上述企事业单位提供的研发、技术职位也大多需要硕士及以上学历。
【看前景】
材料科学与工程是一个基础性学科,应用广泛,在工科专业中就业率不算最高,但比较稳定,连续 3 年就业率区间都处于 90%-95% 之间,就业地区分布多在京、津、沪及各省会和沿海发达城市,就业分布最多的五省市为:广东、山东、上海、天津、北京。随着人类进入新世纪的发展阶段,在工业、建筑、医疗、航空等诸多领域,材料科学都面临着技术突破和产业发展机遇。同时以高分子材料、纳米材料、光电子材料、生物医用材料及新能源材料等为代表的新材料技术创新也显得异常活跃。很多日用化工类、机械加工类、石油化工、钢铁制造类企业都需要材料及相关领域的人才。一般来说,该专业金属方向的毕业生多进入钢企或研究所,高分子及非金属方向的毕业生多进入陶瓷、玻璃、涂料、家电等行业,目前看比较有“钱途”的材料领域是石墨烯、锂电阳极材料和太阳能电池材料。读研率高,是材料科学与工程专业的一大特点。该领域硕士生的就业情况明显优于本科生,无论是工作环境还是薪酬待遇皆如此。有志于在材料领域有所建树的学生,继续深造是非常有必要的。
【提个醒】
全国有 150 多所院校开设了材料科学与工程专业,但专业方向和培养侧重各有不同,如北京航空航天大学侧重金属与陶瓷材料、特种功能材料与器件等;北京科技大学以钢铁产业工程为背景,侧重先进高性能金属与非金属功能材料、功能薄膜材料、生物医用材料等;中南大学侧重复合材料,等等,考生报考时须注意。
化学是研究材料性能的基础,材料的进一步加工、改性、塑性等都离不开化学和物理学的基础。所以,考生报考时一定要根据自己的兴趣爱好、实际情况来选择,喜欢并擅长化学、物理的学生学习起来应该会“如鱼得水”。
材料类专业对考生的身体条件也有一定要求:任何一眼矫正到 4.8 镜片,度数大于 800 度的考生不宜就读材料类专业。当然,这里所说的只是总体情况,各校的要求不尽相同,报考时一定要注意查看各院校招生章程或咨询该校招办,以免发生误选、错漏的情况。(图片来源摄图网)