材料科學與工程專業(yè)考研專業(yè)全面解析

考研材料科學與工程專業(yè)：“小材料”

大前途

材料科學與工程是21世紀國家重點發(fā)展領域，很多理工科院校設立了院系，是很多研考生青睞的熱門。這個專業(yè)究竟有何特點?各研究生招生單位又有些什么不同特點?記者走進位于學科排名前列的北京科技大學、北京航空航天大學、北京工業(yè)大學等高校，走近材料學院和研究生院的相關教授，為考生揭開其神秘面紗。

學科特點：上天入地，無所不包

說到材料，一般人首先想到的是工業(yè)原材料，材料學研究似乎就是對材料的加工和制造成工業(yè)成品。

然而，記者采訪中了解到，材料學不僅涉及國家重大項目建設，而且深入百姓生活，可謂“上天入地，無所不包”。

北航材料學院博士生導師、黨委書記朱立群教授舉起記者遞過的名片說：“這也屬于材料”。他又隨手一指，說：“從我們身上的衣服、喝水的水杯，到家用的冰箱、燃氣灶，再到航天器、高鐵、地下的石油管道等國家重大項目或關系到國計民生的重要工程全都離不開材料學。”

材料科學與工程屬于交叉學科。北工大材料學院教授、研究生院副院長汪浩說，它融合了物理、化學、機電、電子等多個學科領域。項目的完成過程涉及諸多細小環(huán)節(jié)。比如涉及理論計算，就需要物理學科的建模;涉及材料制備環(huán)節(jié)，就需要化學學科的實驗研究或者制備技術;材料完成后要鑒定是否達到預期的結構和性能，就需要材料學科或者物理學科的測試技術;在制成后應用的過程中，又需要綜合測試其性能。以上種種決定了學科的交叉與綜合性質。

材料科學與工程專業(yè)研究生上學期間的實驗在其課程中占一多半學時，有的學校會達到80%。學生們多數時間要在實驗室里度過。在北航材料學院一樓，記者經同意走進了三個實驗室。負責老師告訴我們，學生正在使用的投射電子顯微鏡價格達六七十萬美元，一個掃描電子顯微鏡造價近百萬美元。北航材料科學與工程學院黨委副書記許慧遠說：“在培養(yǎng)人才中創(chuàng)造知識，在創(chuàng)造知識中培養(yǎng)人才”，材料學專業(yè)的很多新知識來自實驗，很多突破都在實驗室完成，實驗對這個專業(yè)的學生來說具有舉足輕重的作用。

學科建設：各具特色，百花齊放

材料科學與工程專業(yè)范疇的廣泛，決定了各校研究方向的多樣性。

清華材料科學與工程系相關負責人介紹，該校材料學傾向于新型功能材料的研究，擁有新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室、先進材料教育部重點實驗室等，擁有先進的現(xiàn)代材料制備平臺和分析測試平臺，擁有材料科學與工程一級學科與核燃料循環(huán)與材料二級學科的博士和碩士學位授予權。目前在校研究生超過本科生，博士和博士后人數之和超過碩士研究生。全系33名教授中有兩院院士5人。

北科大被譽為“材料領域的航空母艦”，在歷次全國權威學科評比中穩(wěn)居前二三名。學校的材料科學與工程專業(yè)歷史可追溯到建校初期，是我國最早的國家一級重點學科，設有博士后流動站。該校師資雄厚，匯聚了眾多材料領域名師，有3位科學院院士，1位工程院院士，136位博士生導師，189位碩士生導師。強大的師資陣容為科研和教學提供了堅強后盾。

北科每年招收材料學專業(yè)碩士研究生達600余人、博士研究生200余人。新招研究生人數是本科招生的1.5倍?！傲看竺鎻V，貼近產業(yè)”是北科材料科學與工程專業(yè)的特點。學校不但設立了材料科學與工程學院，還設立了新材料技術研究院，側重研究技術成果的現(xiàn)實轉化。新材料技術研究院常務副院長喬利杰教授介紹，傳統(tǒng)材料研究是學院特色，功能材料研究也發(fā)展較快。學院在鋼鐵、陶瓷、粉末等領域均有突出優(yōu)勢，磁性材料科研是強項，金剛薄膜材料在全國最好，對材料性能服役行為的研究如環(huán)境適應性、壽命、可靠性、耐久性等方面在高校中是獨一無二的，從海南島到新疆，從四川到黑龍江，遍布著研究院腐蝕領域的科研站點。顯示材料、有機光電等領域研究發(fā)展很快。學院具有濃厚的學習氛圍，匯聚了業(yè)內名師的材料名師講壇在這個“五一”節(jié)前已經做到了53講。

北航的材料學具有“空天信”一體的特點，形成了輕合金結構材料及激光制備、先進樹脂基復合材料、先進高溫結構材料與涂層技術、特種功能材料及器件、失效分析與預測預防等具有明顯優(yōu)勢的航空航天特色研究方向。該校朱立群教授說，學院注重航空航天和信息科學領域科研的融合。輕質材料研究屬高端領域，因為空間環(huán)境復雜，如高溫高濕，對材料性能、安全可靠性要求更高。材料學院的教學和科研已與國際接軌，與國外多所著名高校、一流研究機構和世界級跨國公司建立了實質性合作關系。本科教學實行中外“3+2”聯(lián)合培養(yǎng)，研究生每年有很多與國外交流學習的機會，融入國際最前沿的科技，逐步向材料、器件一體化發(fā)展?！皩W院給人的印象是國防特色，其實，這只是其中一部分，大量的學生是面向民用領域的。”他說。

學院擁有以中國工程院院士鐘群鵬教授和徐惠彬教授等教授為代表的一流師資隊伍，擁有教授37名、博導34名、副教授32名，有4個省部級重點實驗室。徐惠彬院士的科研項目寬溫域與耐腐蝕巨磁致伸縮材料及其應用獲得了國家技術發(fā)明獎一等獎，形成了“超常服役環(huán)境金屬智能材料”國家自然基金委創(chuàng)新群體、“高性能非平衡材料科學與技術”和“高性能金屬材料激光制備與成型”教育部創(chuàng)新團隊、“先進高溫材料與涂層技術”國防科技創(chuàng)新團隊。學院每位博士研究生導師平均帶一個碩士生和一個博士生。

北工大的材料學院則注重材料與資源、能源和環(huán)境的協(xié)調發(fā)展，形成了以環(huán)境友好為主導的多門類材料專業(yè)人才培養(yǎng)、科研和技術開發(fā)特色。學院現(xiàn)有材料學、材料物理與化學、材料加工工程3個碩士學位授權點，材料科學與工程一級學科博士學位授權點，材料科學與工程一級學科博士后流動站，材料學國家重點學科，擁有新型功能材料教育部重點實驗室、北京市生態(tài)環(huán)境材料及其評價工程技術研究中心、北京市材料科學與工程人才培養(yǎng)基地等。學院踐行“產學融合、協(xié)同創(chuàng)新”的方針對學生進行培養(yǎng)，以服務社會為主，“研究出來的東西能用，是對研究生培養(yǎng)的新要求”汪浩教授解釋說。

此外，上海交通大學、中科院金屬研究所、哈爾濱工業(yè)大學、北京化工大學、北京理工大學等高校院所也都是材料領域的名校，形成了各自的方向和特色。過程的智能化、自動化、集成化、超精密化技術的開發(fā)等。另外，一方面要注重研究和解決有關材料的質量和工程問題，不斷挖掘傳統(tǒng)材料的潛力;另一方面，也要特別注重研究和解決與能源、信息相關的新興材料，支撐社會可持續(xù)發(fā)展。

二、學科內涵

材料科學與工程學科屬于工學門類的一級學科，它主要研究材料的組成結構、合成加工、基本性質及使役性能等要素和它們之間相互關系的規(guī)律，并研究材料的生產過程及其技術。根據材料的組成形式，可分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和復合材料;根據材料的性能特征，又可分為以力學性能為應用基礎的結構材料和以物理及化學性能為應用基礎的功能材料。

材料科學與工程學科以數學、力學、物理學、化學和生物學等基礎科學為基礎，以加工制造等工程學科為服務和支撐對象，是一個理工結合、多學科交叉的新興學科，其研究領域涉及自然科學、應用科學以及工程學。材料科學與其他工程學科的結合發(fā)展和相互豐富，充實了人們對自然科學的認識，推動和促進了科學技術的發(fā)展和進步。

材料科學與工程一級學科設有材料物理與化學、材料學、材料加工工程、高分子材料與工程和資源循環(huán)科學與工程5個學科方向。材料科學與工程專業(yè)學科范圍及培養(yǎng)目標

材料科學與工程一級學科設有材料物理與化學、材料學、材料加工工程、高分子材料與工程和資源循環(huán)科學與工程5個學科方向。

1.材料物理與化學

是一門以物理學、化學等自然科學為基礎，從電子、原子、分子等多層次上研究材料的結構及其與物理、化學性能之間的關系的學科。材料物理與化學方向重點基于物理、化學的基本原理，結合材料科學的前沿研究與發(fā)展動態(tài)，利用先進的理論研究、分析與設計方法和技術，以及高水平的實驗平臺、裝備和工藝，致力于探索新材料中組成、尺度、結構、性能之間的本構關系及其內在的熱力學演變規(guī)律，探索符合新能源、新一代信息技術、生物、高端裝備制造產業(yè)、新能源汽車產業(yè)等發(fā)展需求的新材料、新技術、新工藝、新產品及其工程化應用的有效途徑。

2.材料學

是研究材料的成分、組織及結構、合成制備及加工工藝與性能及使役特性之間關系的學科，為材料設計、制備、工藝優(yōu)化和合理使用提供科學依據。材料學及其發(fā)展不僅與揭示材料本質和演化規(guī)律的材料物理與化學學科相關，而且和提供材料工程技術的材料加工工程學科有密切關系。材料學是探討材料普遍規(guī)律、支撐材料加工技術的一門應用基礎學科。

3.材料加工工程

是研究控制外部形狀和內部組織結構將材料加工成能夠滿足使用功能和服役壽命預期要求的各種零部件及成品的應用技術的學科?，F(xiàn)代材料加工工程學科的內涵已超越傳統(tǒng)冷、熱加工的范疇，與材料學、材料物理與化學、機電、自動控制等學科，以及新型高性能材料的研發(fā)有著相互依存和彼此促進的密切聯(lián)系，彰顯其多學科交叉的特征，并成為再制造工程的關鍵技術支撐之一。材料加工工程的研究范圍包括金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料和復合材料等，主要研究材料的外部形狀和內部組織與結構形成規(guī)律和控制技術。當代材料加工技術和相關工程問題包括材料的表面工程、材料的循環(huán)利用、材料加工過程模擬及虛擬生產、加工過程及裝備的自動化、智能化及集成化、材料加工過程的在線檢測與質量控制、材料加工的模具和關鍵設備的設計與改進、再制造快速成形理論與技術等。

材料加工工程理論基礎包括數學基礎：數學分析和工程數學(線性代數、數理統(tǒng)計);物理基礎：大學物理和工程力學;化學基礎：無機化學、有機化學、物理化學;工程基礎：機械制圖、機械設計基礎、電工和電子學基礎;材料科學基礎：金屬學、晶體學、晶體缺陷、擴散和相變理論、材料成形(液態(tài)與固態(tài))及微觀組織結構表征方法、材料物理、力學性能及其測試技術。

4.高分子材料與工程

高分子材料是以高分子化合物為基體的材料，主要有塑料、橡膠、纖維、涂料、膠粘劑和樹脂基復合材料等。高分子材料與工程學科是研究高分子材料制備、結構、性能、成型、服役及其相互關系的學科，為高分子材料的設計、制造、使用及循環(huán)利用提供科學依據，為高分子新材料、新工藝、新裝備的開發(fā)提供理論基礎。

高分子材料與工程學科以化學、物理、生物、數學等自然科學和化工、計算機、機械等應用學科為基礎，以高分子化學、高分子物理、高分子材料成型加工及設備、高分子材料表征等為基礎課程。從實驗、計算機模擬和理論三方面，對高分子材料的組成、結構、性能、工藝進行從分子到宏觀材料的多尺度空間與時間的深入系統(tǒng)研究。

高分子材料與工程學科的研究內容主要有：材料的合成與改性、結構與性能、響應與功能、加工成型技術與裝備、使用與循環(huán)、老化與降解以及它們的相互關系，包括結構與功能高分子材料、通用和特種高分子材料、天然與合成高分子材料等。

5.資源循環(huán)科學與工程

在大材料專業(yè)學習的基礎上，按照學科內在聯(lián)系自然延伸，突出與資源、環(huán)境、經濟等多學科的交叉與融合，構建資源循環(huán)科學與工程的基礎理論和技術知識體系，著重培養(yǎng)學生對自然資源有限性、不可再生性，以及對生態(tài)環(huán)境影響的認識：從物質循環(huán)利用的理念出發(fā)，建立資源節(jié)約、環(huán)境友好的材料可持續(xù)發(fā)展的價值觀;掌握產品、材料、過程生態(tài)設計和環(huán)境保護工程一體化專業(yè)技能;熟悉再制造的壽命評估預測理論及表面鍵合/嵌合技術;再生資源回收利用能力以及資源環(huán)境咨詢、管理與價值評估技能。

理論基礎主要包括自然資源的提取生產、加工、利用等過程中涉及的基礎知識及資源環(huán)境經濟學