美国留学-材料工程专业有哪些方向。
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美国留学-材料工程专业有哪些方向。

2020-05-22...

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美国大学材料工程专业分支浅析

材料科学与工程(Materials Science and Engineering)是一个多学科领域,涉及物质的性质及其在各个科学和工程领域的应用。它是研究材料的制备或加工工艺、材料的微观结构与材料宏观性能三者之间的相互关系的科学。涉及的理论包括固体物理学,材料化学,应用物理和化学,以及化学工程,机械工程,土木工程和电机工程。与电子工程结合,则衍生出电子材料,与机械结合则衍生出结构材料,与生物学结合则衍生出生物材料等等。随着近年来媒体将注意力大量集中在纳米科学和纳米技术上,材料科学在许多大学被推到了最前沿。它也是法医工程和失效分析中的一个重要组成部分。

材料科学与工程的专业研究方向:
材料学专业的分支有很多,美国大部分有材料专业的学校都会有独立的department,material science专业一般分布在美国大学文理学院下,material science and engineering一般分布在工程学院下。材料专业有很多种方法进行分类,比如说:按物理化学属性分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料,按用途分为电子材料、宇航材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。由于划分方法不一致,以及中国国内材料专业设置与美国大学专业设置的差异,让很多中国留学生达不到清晰认识美国材料专业,甚至产生误解,针对这样的情况,我跟在美国就读的材料专业的学生交流,以及结合美国材料工程这门课程的介绍,总结出如下材料学的分支方向。

金属材料 Metallic Materials
金属材料是最传统的材料,如钢铁材料、非晶态合金、结构金属材料、功能金属,它们的微观结构对材料力学和物理性能影响,合金中不同成份比例对材料硬度、韧性、拉伸强度的影响。现在对于金属材料的研究多与纳米材料以及复合材料相结合。注意:国内冶金材料专业的学生比较适合学习金属材料方向或材料加工方向,但是材料加工方向的设置相对较少。

金属材料工程是一门实用性很强的专业,主要培养从事先进金属材料的设计、计算机模拟和结构性能预测,先进金属材料、传统金属材料和装饰材料的加工和处理,材料设计软件优化、材料制备加工工艺和性能综合优化,材料表面强化、功能化、复合化及其服役行为和环境效应,包括失效分析、寿命评估、材料自身的防护和环境保护以及失效后的回收再利用等方面高级工程技术人才。本专业培养方向较多,有金属材料与表面工程、腐蚀与防护、焊接工艺及设备、装饰材料与装饰工程、材料设计与计算机模拟等。

无机非金属材料 Ceramic Materials
无机非金属材料是三大基础材料之一,包括结构陶瓷、功能陶瓷、日用陶瓷,耐火材料、玻璃、水泥等。这几年无机非金属材料要比金属材料发展迅速,尤其是陶瓷方面竞争比较激烈。研究内容主要包括固体电解质材料的制备,结构和性能研究;结构陶瓷的制备,组织结构和性能的研究;磁性材料、电性材料、压电陶瓷、半导体陶瓷等功能材料的制备和研究;古陶瓷和日用陶瓷的研究和开发。高温陶瓷、耐火材料的制备和开发等。

高分子材料 Polymer Materials
高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料,高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。高分子材料按来源分为天然、半合成(改性天然高分子材料)和合成高分子材料。现代,高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同,成为科学技术、经济建设中的重要材料。高分子材料是当今世界发展最迅速的产业之一,高分子材料已广泛应用到电子信息、生物医药、航天航空、汽车工业、包装、建筑等各个领域。研究内容包括活性聚合、新材料的合成与开发、聚合物结构与性能、反应性加工、先进复合材料及应用、超细材料及纳米材料、生物材料、新型功能材料、化学建材和化学纤维等。

近些年高分子材料发展迅速应用到生活中的各个领域,高分子材料发展时间不长,研究成果多,申请难度比较大,专业的回报率还是比较高的。高分子材料的应用十分广泛,比方说轮胎、液晶电视、甚至防弹衣、航天飞机上都能用到高分子材料。值得注意的是:化学工程专业下也有高分子方向,化学背景的学生有相关的课程背景也是可以申请材料专业下高分子方向的。

复合材料Composite materials

复合材料,是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。 

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