材料科學(xué)與工程專業(yè)考研專業(yè)全面解析

考研材料科學(xué)與工程專業(yè)：“小材料”

大前途

材料科學(xué)與工程是21世紀(jì)國家重點發(fā)展領(lǐng)域，很多理工科院校設(shè)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(xué)科排名前列的北京科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)等高校，走近材料學(xué)院和研究生院的相關(guān)教授，為考生揭開其神秘面紗。

學(xué)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(xué)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(xué)不僅涉及國家重大項目建設(shè)，而且深入百姓生活，可謂“上天入地，無所不包”。

北航材料學(xué)院博士生導(dǎo)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?xì)庠?，再到航天器、高鐵、地下的石油管道等國家重大項目或關(guān)系到國計民生的重要工程全都離不開材料學(xué)?！?/p>

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

材料科學(xué)與工程專業(yè)研究生上學(xué)期間的實驗在其課程中占一多半學(xué)時，有的學(xué)校會達到80%。學(xué)生們多數(shù)時間要在實驗室里度過。在北航材料學(xué)院一樓，記者經(jīng)同意走進了三個實驗室。負(fù)責(zé)老師告訴我們，學(xué)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(xué)與工程學(xué)院黨委副書記許慧遠(yuǎn)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(xué)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(xué)生來說具有舉足輕重的作用。

學(xué)科建設(shè)：各具特色，百花齊放

材料科學(xué)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(xué)與工程系相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，該校材料學(xué)傾向于新型功能材料的研究，擁有新型陶瓷與精細(xì)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(xué)與工程一級學(xué)科與核燃料循環(huán)與材料二級學(xué)科的博士和碩士學(xué)位授予權(quán)。目前在校研究生超過本科生，博士和博士后人數(shù)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(lǐng)域的航空母艦”，在歷次全國權(quán)威學(xué)科評比中穩(wěn)居前二三名。學(xué)校的材料科學(xué)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(xué)科，設(shè)有博士后流動站。該校師資雄厚，匯聚了眾多材料領(lǐng)域名師，有3位科學(xué)院院士，1位工程院院士，136位博士生導(dǎo)師，189位碩士生導(dǎo)師。強大的師資陣容為科研和教學(xué)提供了堅強后盾。

北科每年招收材料學(xué)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(shù)是本科招生的1.5倍?！傲看竺鎻V，貼近產(chǎn)業(yè)”是北科材料科學(xué)與工程專業(yè)的特點。學(xué)校不但設(shè)立了材料科學(xué)與工程學(xué)院，還設(shè)立了新材料技術(shù)研究院，側(cè)重研究技術(shù)成果的現(xiàn)實轉(zhuǎn)化。新材料技術(shù)研究院常務(wù)副院長喬利杰教授介紹，傳統(tǒng)材料研究是學(xué)院特色，功能材料研究也發(fā)展較快。學(xué)院在鋼鐵、陶瓷、粉末等領(lǐng)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(yīng)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(lǐng)域的科研站點。顯示材料、有機光電等領(lǐng)域研究發(fā)展很快。學(xué)院具有濃厚的學(xué)習(xí)氛圍，匯聚了業(yè)內(nèi)名師的材料名師講壇在這個“五一”節(jié)前已經(jīng)做到了53講。

北航的材料學(xué)具有“空天信”一體的特點，形成了輕合金結(jié)構(gòu)材料及激光制備、先進樹脂基復(fù)合材料、先進高溫結(jié)構(gòu)材料與涂層技術(shù)、特種功能材料及器件、失效分析與預(yù)測預(yù)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(xué)院注重航空航天和信息科學(xué)領(lǐng)域科研的融合。輕質(zhì)材料研究屬高端領(lǐng)域，因為空間環(huán)境復(fù)雜，如高溫高濕，對材料性能、安全可靠性要求更高。材料學(xué)院的教學(xué)和科研已與國際接軌，與國外多所著名高校、一流研究機構(gòu)和世界級跨國公司建立了實質(zhì)性合作關(guān)系。本科教學(xué)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(xué)習(xí)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(xué)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(xué)生是面向民用領(lǐng)域的?！彼f。

學(xué)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(dǎo)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(yīng)用獲得了國家技術(shù)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(xué)與技術(shù)”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(shù)”國防科技創(chuàng)新團隊。學(xué)院每位博士研究生導(dǎo)師平均帶一個碩士生和一個博士生。

北工大的材料學(xué)院則注重材料與資源、能源和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，形成了以環(huán)境友好為主導(dǎo)的多門類材料專業(yè)人才培養(yǎng)、科研和技術(shù)開發(fā)特色。學(xué)院現(xiàn)有材料學(xué)、材料物理與化學(xué)、材料加工工程3個碩士學(xué)位授權(quán)點，材料科學(xué)與工程一級學(xué)科博士學(xué)位授權(quán)點，材料科學(xué)與工程一級學(xué)科博士后流動站，材料學(xué)國家重點學(xué)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(shù)研究中心、北京市材料科學(xué)與工程人才培養(yǎng)基地等。學(xué)院踐行“產(chǎn)學(xué)融合、協(xié)同創(chuàng)新”的方針對學(xué)生進行培養(yǎng)，以服務(wù)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(xué)、中科院金屬研究所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京化工大學(xué)、北京理工大學(xué)等高校院所也都是材料領(lǐng)域的名校，形成了各自的方向和特色。

就業(yè)趨勢：市場廣闊，越來越好

材料學(xué)專業(yè)研究生近年來的就業(yè)形勢非?？春谩１焙疆厴I(yè)生畢業(yè)時能同時得到多個錄取通知。很多人到政府機關(guān)、航空航天研究所、國家主流行業(yè)和世界知名高科技公司工作。2011年清華大學(xué)61名畢業(yè)研究生中赴重點單位就業(yè)率超過75%。

北工大汪浩教授指出，該校材料專業(yè)大多數(shù)研究生畢業(yè)后留京，到與新材料、新能源、先進加工制造技術(shù)等相關(guān)的企事業(yè)單位工作，這與北京市的人才需求密切相關(guān)。如在汽車行業(yè)的焊接過程中實現(xiàn)環(huán)境友好的無鉛焊接。又如用鋰離子電池或太陽能電池代替石油來引擎汽車。

北科大喬利杰教授風(fēng)趣地說，有個成語叫“點石成金”，北科的學(xué)生可以稱得上“化鐵為金”。他們做出來的材料有的價格貴過黃金。材料學(xué)屬于很多行業(yè)的基礎(chǔ)，學(xué)好材料學(xué)，自然也為高收入打好了基礎(chǔ)，北科的材料學(xué)與傳統(tǒng)材料聯(lián)系緊密，更靠近產(chǎn)業(yè)，就業(yè)市場也十分廣闊。

除了移動工具領(lǐng)域，材料學(xué)專業(yè)知識在大體積的固定工具領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用，如用太陽能材料代替常規(guī)發(fā)電的能源等。無論是在國家建設(shè)還是在日常生活領(lǐng)域，這個專業(yè)的就業(yè)形勢都會越來越好。材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)科概況及內(nèi)涵

一、學(xué)科概況

材料科學(xué)與工程學(xué)科是研究各類材料的組成及結(jié)構(gòu)，制備合成及加工，物理及化學(xué)特性，使役性能及安全，環(huán)境影響及保護，再制造特性及方法等要素及其相互關(guān)系和制約規(guī)律，并研究材料與構(gòu)件的生產(chǎn)過程及其技術(shù)，制成具有一定使用性能和經(jīng)濟價值的材料及構(gòu)件的學(xué)科。

當(dāng)前，材料已與信息、能源并列為國民經(jīng)濟的三大支柱。材料是社會進步的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)，是冶金、機械、化工、建筑、信息、能源和航天航空等工業(yè)的支撐。材料作為社會生產(chǎn)生必要的組成部分，早已作為一個統(tǒng)一的范疇進入政治家和產(chǎn)業(yè)界的視野，獨立的材料科學(xué)與工程學(xué)科也應(yīng)運而生。

隨著社會和科技進步，應(yīng)用上既要求性能更為優(yōu)異的各類高強、高韌、耐熱、耐磨及耐腐蝕等新型結(jié)構(gòu)材料，也需要各種具有力、光、電、磁、聲及熱等特殊性能及其耦合效應(yīng)的新型功能材料，同時對材料與環(huán)境的協(xié)調(diào)性等方面的要求也日益提高。生物材料、信息材料、能源材料、納米材料、智能材料、極端環(huán)境材料及生態(tài)環(huán)境材料等已逐漸成為材料研究的重要領(lǐng)域。同時，計算機在材料科學(xué)中的應(yīng)用，為深入了解材料成分、制備工藝、組織結(jié)構(gòu)性能的關(guān)系提供了可能，也為材料制備過程組織演變模擬提供了強有力的工具，計算材料和虛擬工程逐步發(fā)展成材料科學(xué)與工程的一個重要分支。展望未來，材料科學(xué)與工程學(xué)科的發(fā)展方向主要包括如下幾個方面：實現(xiàn)微結(jié)構(gòu)不同層次上的材料設(shè)計以及在此基礎(chǔ)上的新材料開發(fā)：材料的復(fù)合化、低維化、智能化和結(jié)構(gòu)功能一體化設(shè)計與制備技術(shù)研發(fā);材料加工過程的智能化、自動化、集成化、超精密化技術(shù)的開發(fā)等。另外，一方面要注重研究和解決有關(guān)材料的質(zhì)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(guān)的新興材料，支撐社會可持續(xù)發(fā)展。

二、學(xué)科內(nèi)涵

材料科學(xué)與工程學(xué)科屬于工學(xué)門類的一級學(xué)科，它主要研究材料的組成結(jié)構(gòu)、合成加工、基本性質(zhì)及使役性能等要素和它們之間相互關(guān)系的規(guī)律，并研究材料的生產(chǎn)過程及其技術(shù)。根據(jù)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(fù)合材料;根據(jù)材料的性能特征，又可分為以力學(xué)性能為應(yīng)用基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)材料和以物理及化學(xué)性能為應(yīng)用基礎(chǔ)的功能材料。

材料科學(xué)與工程學(xué)科以數(shù)學(xué)、力學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)為基礎(chǔ)，以加工制造等工程學(xué)科為服務(wù)和支撐對象，是一個理工結(jié)合、多學(xué)科交叉的新興學(xué)科，其研究領(lǐng)域涉及自然科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)以及工程學(xué)。材料科學(xué)與其他工程學(xué)科的結(jié)合發(fā)展和相互豐富，充實了人們對自然科學(xué)的認(rèn)識，推動和促進了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進步。

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

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

1.材料物理與化學(xué)

是一門以物理學(xué)、化學(xué)等自然科學(xué)為基礎(chǔ)，從電子、原子、分子等多層次上研究材料的結(jié)構(gòu)及其與物理、化學(xué)性能之間的關(guān)系的學(xué)科。材料物理與化學(xué)方向重點基于物理、化學(xué)的基本原理，結(jié)合材料科學(xué)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(shè)計方法和技術(shù)，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(jié)構(gòu)、性能之間的本構(gòu)關(guān)系及其內(nèi)在的熱力學(xué)演變規(guī)律，探索符合新能源、新一代信息技術(shù)、生物、高端裝備制造產(chǎn)業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)等發(fā)展需求的新材料、新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品及其工程化應(yīng)用的有效途徑。

2.材料學(xué)

是研究材料的成分、組織及結(jié)構(gòu)、合成制備及加工工藝與性能及使役特性之間關(guān)系的學(xué)科，為材料設(shè)計、制備、工藝優(yōu)化和合理使用提供科學(xué)依據(jù)。材料學(xué)及其發(fā)展不僅與揭示材料本質(zhì)和演化規(guī)律的材料物理與化學(xué)學(xué)科相關(guān)，而且和提供材料工程技術(shù)的材料加工工程學(xué)科有密切關(guān)系。材料學(xué)是探討材料普遍規(guī)律、支撐材料加工技術(shù)的一門應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科。

3.材料加工工程

是研究控制外部形狀和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)將材料加工成能夠滿足使用功能和服役壽命預(yù)期要求的各種零部件及成品的應(yīng)用技術(shù)的學(xué)科?，F(xiàn)代材料加工工程學(xué)科的內(nèi)涵已超越傳統(tǒng)冷、熱加工的范疇，與材料學(xué)、材料物理與化學(xué)、機電、自動控制等學(xué)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(xué)科交叉的特征，并成為再制造工程的關(guān)鍵技術(shù)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(fù)合材料等，主要研究材料的外部形狀和內(nèi)部組織與結(jié)構(gòu)形成規(guī)律和控制技術(shù)。當(dāng)代材料加工技術(shù)和相關(guān)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(chǎn)、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(zhì)量控制、材料加工的模具和關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計與改進、再制造快速成形理論與技術(shù)等。

材料加工工程理論基礎(chǔ)包括數(shù)學(xué)基礎(chǔ)：數(shù)學(xué)分析和工程數(shù)學(xué)(線性代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計);物理基礎(chǔ)：大學(xué)物理和工程力學(xué);化學(xué)基礎(chǔ)：無機化學(xué)、有機化學(xué)、物理化學(xué);工程基礎(chǔ)：機械制圖、機械設(shè)計基礎(chǔ)、電工和電子學(xué)基礎(chǔ);材料科學(xué)基礎(chǔ)：金屬學(xué)、晶體學(xué)、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(jié)構(gòu)表征方法、材料物理、力學(xué)性能及其測試技術(shù)。

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(fù)合材料等。高分子材料與工程學(xué)科是研究高分子材料制備、結(jié)構(gòu)、性能、成型、服役及其相互關(guān)系的學(xué)科，為高分子材料的設(shè)計、制造、使用及循環(huán)利用提供科學(xué)依據(jù)，為高分子新材料、新工藝、新裝備的開發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

高分子材料與工程學(xué)科以化學(xué)、物理、生物、數(shù)學(xué)等自然科學(xué)和化工、計算機、機械等應(yīng)用學(xué)科為基礎(chǔ)，以高分子化學(xué)、高分子物理、高分子材料成型加工及設(shè)備、高分子材料表征等為基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)、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(xué)科的研究內(nèi)容主要有：材料的合成與改性、結(jié)構(gòu)與性能、響