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材料科學與工程,不再是熱門了嗎?
2019-09-24  來源:創知路教育
關鍵詞:材料科學 專業

  目前,不少人認為,到了大學,就不需要那么要求自己了,但是實際上,大學才是分化的開始,更了解大學能讓你更加從容。

目錄 | CONTENTS:
  • 材料概貌 | INTRODUCTION

  • 專業設置 | MAJOR

  • 培養計劃 | COURSE

  • 畢業路徑 | DEVELOPMENT

  • 典型路徑 | PATH

  • 入門書籍 | BOOKS

全文閱讀預計需要15分鐘。

材料概貌 | INTRODUCTION

本節目錄:
  • 材料專業的學生學什么?

  • 什么樣的學生適合材料專業?

  • 材料專業擇校推薦

  材料科學與工程是伴隨新技術、新材料飛速發展而誕生的一門新興學科。

  這是一門以固體物理、無機化學、有機化學、物理化學為基礎,研究材料組成、結構、生產/加工過程、材料性能與使用效能以及它們之間關系的學科。

  材料是人類賴以生存和發展的物質基礎。諸如金屬、塑料、橡膠、陶瓷、磁性、光電等眾多材料,廣泛應用于電子通信、機械制造、工程建筑、航天航空、能源石化、生物醫學、汽車工業等領域。

  材料的類型非常廣泛。按物理化學性質,可以分為金屬材料、有機高分子材料、無機分金屬材料(陶瓷)和復合材料。按性能分,又可以分為結構材料和功能材料。

  此外,包括鋼鐵、水泥、塑料等已經成熟且在工業中已批量生產并大量應用的材料,已經成為很多支柱產業的基礎,又被稱為傳統材料或基礎材料。

  與傳統材料相對應,隨著半導體集成電路、光纖通信、航空航天技術、生物醫學工程的發展,許多具有優異性能和應用前景的新型先進材料也在不斷發展當中。

材料專業的學生學什么?


  材料類專業屬于工科,是研究材料組成、結構、工藝、性質和使用性能之間相互關系的學科,為材料設計、制造、工藝優化和合理使用提供科學依據。材料專業,在中學的學習中,沒有相對應的專業,但是在化學和物理課程學習過程中,肯定會接觸到一些材料的基本知識。所有材料專業的學生,要學習的內容有:
  • 工科的基礎課:高等數學、普通物理、線性代數等;
  • 專業基礎課:物理化學、分析化學、有機化學等;
  • 專業課:材料研究方法、材料科學基礎、材料工程基礎等。
  其中主干課程為:材料學概論、材料科學基礎、材料物理性能、工程材料、材料科學與工程實驗系列等。由于材料有不同的分類,比如物理材料、化學材料的分類,所以大學階段的材料學院,會針對不同的材料細分領域設置不同的科研團隊。
  以清華材料學院為例,學院擁有6個科研團隊,分為是新型功能材料團隊、新能源材料團隊、微結構與材料計算團隊、材料加工技術及工藝仿真團隊、醫用環境碳材料創新團隊、極端條件材料團隊。材料學院本科生均授予材料科學與工程專業學士學位。2017年起,實施大類招生和培養后,材料學院每年從”數理類 “和”環境、化工與新材料類“招生。總結來說,無論選擇什么方向,材料專業的學生最終需要達到的學習目標,都應該包括三塊:掌握數學和物理或化學理論,應用工學與計算機,解決實際材料方面的問題。

什么樣的學生適合材料專業?


  材料專業,即一級學科材料科學與工程專業,屬于工科類專業,在大多數學校,僅招收理科生,畢業時授予工學學位。
  那么,什么樣的學生適合學習該專業呢?一般來說,判斷自己是否適合進入材料專業,有兩個可以考慮的維度:能力維度、出路維度。

能力維度

  ◆ 物理、化學能力

  相比于物理、化學等理科基礎專業,材料專業對于數學能力的要求,相對較低,最多會用到高數、微分方程、概率論,數學不是非常好的學生,也可以考慮報考。材料專業學生所學的內容,物理大致占60%,化學大致占40%,因此,如果希望大一進校后能較快適應學習,學生最好有較好的物理、化學基礎。不過,值得注意的一點在于,“較好的物理、化學基礎”,并不等于“高中物理、化學成績好”,原因在于,高中物理、化學的內容和學習方法,和大學是很不一樣的。從學科內容來說,高中化學記憶的內容多、計算相對少,而大學化學是一個專業大類,存在很多分支學科,需要很多其他學科的基礎知識,例如數學、物理、生物、計算機。因此,高中化學學得好,不代表有能力勝任大學化學。而高中物理與大學物理所用的數學基礎,就很不一樣,高中用一次和二次函數分析物理問題,大學普通物理會運用到微積分,這是兩種思維體系,也是從定性分析到定量研究的過渡。從畢業出路來說,高中生對化學、物理,以及材料專業的未來路徑,了解甚少。如果對科研不感興趣,或志向不在于該領域的工作,貿然憑借對高中化學、物理課的興趣,而選擇材料專業,會存在較大風險,付出不必要的時間成本。要避免這個誤區,高中生需要在選擇志愿之前,提前了解大學材料專業的基本內容,以及下設的專業方向,以及各專業的主要出路、發展路徑。切勿以高中生視角,看待大學材料專業。如果在做了較多了解以后,發現自己對于材料專業的理化知識有興趣,且能看得進去,那么就可能比較適合報考材料專業。

實驗能力

  并非所有的材料專業方向,都需要很強的實驗能力。一般來說,功能材料(半導體、超導)方向,需要較強的實驗能力,而結構材料(金屬、水泥、陶瓷)方向,對實驗能力的要求并不是很強。

自學能力

  如果高中理化基礎較薄弱,但在做了一定了解以后,仍對材料專業有相當的興趣,依然也可以報考該專業。不過,在這種情況下,就需要學生具備較強的自學能力、自律能力。原因在于,材料專業的理化相關課程,難度比純理科專業低,對數學的要求也較低,如果學生的自學能力強,可以彌補入學前的差距。

路維度:至少讀到碩士

  總體來說,材料專業的學生,讀到碩士會面臨更好的選擇。本科畢業生中,除了結構材料方向的學生,大多數材料專業的本科生,都難以找到薪水較高、發展較好,且專業匹配度較高的工作。尤其功能材料方向,只有更高學歷才能勝任本專業相關的工作。另外,用人單位在招聘時,高級研發職位會傾向于博士學歷,其他專業技術類相關的職位,都需要至少碩士學歷。培養一個真正的材料人才周期漫長,不僅要懂合成(四大化學要精通),還要懂機理(固體物理,半導體物理至少懂一點)。如果進入工業界,從實驗室反應到中試再到大規模生產,至少要懂一些化工原理的知識,這些環節都需要許多年的浸淫和積累,本科學歷很難勝任,只能去與技術不太相關的銷售、專利申報、采購,或一線技術工人等職位。而如果希望在材料領域,做到企業高級研發,或高校教師等高度,博士學歷是必須要求。綜合來說,材料專業的學生需要至少擁有碩士學位,才能擁有較好的起點。

材料專業擇校推薦


  對于有意報考材料專業的學生,我們有以下擇校推薦:

T1:清華、上海交大、浙大、北大

T2:北航、哈工大、中科大、西安交大T3:西工大、武漢理工、天大、中南、復旦、川大、北理、華南理工、北科T4:東北大學、北化工、吉大、大連理工、同濟、重大、山大、華科、華東理工
  總體來說,讀材料專業的學生,最好從本科開始就能進入名校。
  理由在于,材料專業理論性、操作性強,科研導向明顯,需要優質的儀器、設備等硬件條件,和高質量的師資、學工等軟件條件,而相比于普通大學,名校在資金、資源方面,明顯更勝一籌。另外,由于近幾年材料專業屬于熱門,報考該專業的學生數量極多,學生水平參差不齊。這也意味著,只有擁有更扎實、更專業的基礎知識、技能基礎的學生,才能贏得激烈的競爭。而無論是學生畢業后保研、出國還是工作,名校本科、研究生的教育經歷,可能是更好的敲門磚。基于以上原因,如果致力于就讀材料專業,最好能夠在本科階段進入第一梯隊的名校。如果無法進入材料專業強校,要么謹慎報考材料專業;要么在本科畢業后,應努力進入材料專業名校,修得碩士學歷。

專業設置 | MAJOR

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  • 專業設置與分流模式

專業設置與分流模式


  國內大學的材料學院,最熱門的當屬清華材料學院、上海交通大學材料工程學院等。其中,清華大學材料學院雄厚的師資隊伍、高質量的課程和實驗室、高質量的教材和其它圖書資料、齊全的學科和高水平的研究群體。清華大學材料學院于2012年12月正式組建,由原材料科學與工程系、原機械工程系材料加工學科組成,但是其前身歷史悠久。學院現有多個國家和部委級科研和教學平臺,在最新一輪教育部組織的全國一級學科評比中均被評為A+。在2017 最新發布的QS 世界大學學科排名中,清華大學材料科學學科位列世界第9 名。

  因為不同的學校有不同的專業培養計劃,所以在進行專業設置和分流模式的分析時,我們以清華大學材料學院為例。該院的本科生每年從”數理類 “和”環境、化工與新材料類“招生,沒有進行具體的專業分類,但是有6個不同的研究團隊,而研究生的招生才分了具體的二級學科專業,分為材料物理與化學、材料學材料加工工程三個專業。總體來看,材料學院的6個細分研究團隊,都是熱門選擇。

新型功能材料團隊

  新型功能材料團隊主要在新型全固態鋰離子電池的電極、電解質材料,高效廢熱發電的高性能熱電材料以及大容量電力電子電容器的儲能材料等領域取得了一大批具有國際先進水平的研究成果。

新能源材料團隊

  新能源材料團隊主要圍繞面向熱電、力電、光電等能量轉換與儲能技術的新材料及關鍵器件化技術開展創新性科研與人才培養工作。

微結構與材料計算團隊

  微結構與材料計算團隊依托北京電子顯微鏡中心,結合電子顯微學、計算材料學以及材料制備,研究材料的微觀結構與性能,主要包括金屬與金屬氧化物的界面與器件性能、表面與催化性能及工程合金的微觀結構與形變相變機理。

材料加工技術及工藝仿真團隊

  材料加工技術及工藝仿真團隊的學科方向包括:集成計算材料工程,包括材料成形加工過程全流程建模與仿真及材料成形加工過程物理模擬及組織、性能表征;先進基礎材料加工工程,包括輕金屬材料加工工程、多孔材料加工工程及激光制造及增材制造;前沿材料加工工程,包括碳材料加工工程、非晶材料加工工程及新能源材料制備與加工。

醫用環境碳材料創新團隊

  團隊目前主要圍繞組織工程與再生醫學、生物材料自組裝與仿生設計、納米生物材料與腫瘤診療、生物材料基因工程、以及環境材料理論、機動車尾氣催化凈化材料及技術、稀土催化材料及應用、新型碳材料、礦物資源開發與利用等開展創新性研究。

極端條件材料團隊

  極端條件材料團隊主要圍繞(核、能量束、空間環境、高溫高壓等)極端條件下材料的行為以及合成制備開展研究,承擔國防科工局挑戰計劃、國家重大研發計劃、ITER專項等多項科研項目。

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(責任編輯:xu)
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