專業指導：高校材料科學與工程專業大解密

　　黃金軍團的“金剛鉆”

　　——材料科學與工程專業巡禮

　　還記得《哈利·波特》中哈利從父親手中接過的那件隱身衣嗎？只要穿上它，就可以把自己完全隱身。雖然這只是電影里面的情節，但目前英國和美國的科學家表明：他們可以研制出一些制造隱身衣的特殊材料。而制作隱身衣的關鍵在于可以反射光線和任何種類的電磁輻射的材料。參加這項研究工作的相關人員介紹說：“這種超材料不像電影《哈利·波特》中制造的隱身衣具有超強的功能，這種超材料由金屬構成，非常容易破碎。”雖然科學家明確表示，要研究這種材料是一個巨大挑戰，但也讓我們看到了人們在材料領域的不斷創新。

　　目前，我們已身處一個材料的世界。就拿2008年北京奧運會來說，許多運動員手拿的球拍都是鎳鈦金屬球拍，富有強度和韌性。日常生活中還有很多新材料的應用，比如大家熟悉的防曬霜，這是典型的有納米材料添加的商品。還有原子彈、航天飛機、防彈背心甚至科幻小說中的“太空升降機”都與材料科學有密切聯系。

　　可以這么說，新材料的研發水平及產業化規模已成為衡量一個國家經濟發展、科技進步和國防實力的重要標志。我國第一顆氫彈的爆炸成功、第一艘核潛艇的勝利下水、第一艘軟著落衛星順利返回地面、首次向太平洋海域成功發射的運載火箭以及我們成功發射神舟系列宇宙飛船都離不開材料的功勞。無論是傳統行業還是新興的電子信息制造業、生態環境材料、航空航天材料等都離不開新材料的衍生產品，材料人才的牛市走勢，讓材料科學與工程專業再次進入了人們的視野。

　　需求：“材料”呼叫人才

　　在21世紀，材料科學技術是國民經濟發展的重要支撐，是航天、航空、信息、國防等高新技術進步的基礎。國內支柱產業及高技術產業發展對新材料的需求不斷擴大，機械制造業、電子信息制造業、汽車工業、建筑業等支柱產業的快速發展對原材料在質量、性能與數量等方面都提出了更高的要求。高新技術產業將帶動新材料需求的增加，特別是電子信息材料以每年20%至30%的速度增長，生物醫用材料以約20%的速度遞增。此外新型能源材料、生態環境材料、航空航天材料等新材料的需求將隨著社會經濟的發展而迅速增加；復合材料的需求將有較大幅度的增加，特別是樹脂基的復合材料。

　　材料行業的迅速發展急需大量人才。目前據相關專家分析，我國在材料成型設計方面缺乏的人才在20萬到30萬之間，并且呈逐年遞增趨勢，特別是材料科學與工程專業已經成了“搶手貨”。目前我國整個材料行業都缺少高精尖人才，我國材料行業的人才缺失問題已經成了眾多企業發展的桎梏。據廣東一家科技產業公司的技術總監介紹，該公司主要從事碳化硼、碳化硅等產品的研發，急需材料人才。

　　材料科學與工程專業在這幾年因市場對人才的需求已成為高校里炙手可熱的專業之一。到目前為止，我國設有材料類專業的高校有約近400多所，而大多數高校在材料科學與工程專業的培養上各具特色，那么要成為一名合格的材料科學與工程人員究竟要具備哪些知識？而大學的課程安排又是怎樣的呢？別急，讓我們接著往下看。

　　初識：除卻巫山不是云

　　所有的制造業都離不開材料，而材料類專業則是專門研究制作材料的，可謂工科專業中“基礎的基礎”。科學技術的發展對材料提出新的要求，促進了材料科學的形成。材料科學在短時間內遍及人們的衣、食、住、行以及生物、醫療、環境、信息、能源、國防和航空航天等各個領域。而材料科學與工程專業更是國民經濟發展的重要支撐，是航天、航空、信息、國防等高新技術進步的基礎。

　　材料科學與工程專業有著豐富的內涵，不僅包括金屬、陶瓷等傳統的結構材料，而且包含了具有眾多特殊性能和用途的功能材料。20世紀60年代以來，材料工程技術的迅猛發展，推進了高技術產品的智能化與微型化，從而極大地影響著人類的現代生活、社會結構與文化價值。新材料與新能源，以及新材料與新能源中的高新技術的發展，正在極大地豐富著人類的物質與精神生活。

　　材料科學與工程專業偏向于用物理或化學方法研究材料的合成、結構與性質，材料結構與性質之間的關系，學習材料的改性和成型加工，進行功能材料、各種基體的復合材料、生物材料的學習。通過材料結構顯微分析、近代儀器分析方法、材料的物理性能與力學性能測試、材料制備與成型加工工藝等實驗培養。學生既可從事材料組成、合成工藝、組織結構與性能之間規律性的基礎科學研究工作，又可獨立承擔相關專業領域內的教學和管理工作。

　　細探：你方唱罷我登場

　　高考前我偶然看到一篇課外讀物講的是材料科學。那篇文章把材料說得很神奇，把材料應用說得相當廣泛。如生物應用材料、納米材料，我們可以拿來做人關節、生物骨，生物調節上可以做成生物軸，耐高溫。材料在軍事上用處很大，比如核武器，離了材料根本做不成……當時看完這篇文章后就決定高考一定報考材料類專業，后來很幸運被東北大學材料與冶金學院材料科學與工程專業錄取。學校開設的材料科學與工程專業是首批國家一級重點學科，學校在該專業上具有相當的培養實力。簡單地說，大學期間就是學習材料的組織與結構、材料的性能與用途、材料的設計與制備。

　　材料科學與工程專業從名字上聽比較枯燥，但學起來非常有樂趣。大一主要學習高等數學、英語、線性代數、概率等基礎課程，大二、大三才是專業課，東北大學的材料科學與工程專業偏重于金屬材料和非金屬材料方向，金屬材料就是鋼鐵方面，非金屬主要是陶瓷方面。在學習了工程材料學、材料制備與加工、材料工藝設備設計基礎、材料的力學性能等專業基礎課程后，還有一些如結構材料、功能材料、陶瓷材料以及材料制備、材料設計等方向的特色專業課程需要學習。

　　我印象最深的是學習生物陶瓷與涂層材料課程時，老師講到了生物材料應用最廣的就是人體整形最常用的填充材料——醫用硅橡膠高分子材料，諸如人工關節、整形填充材料、人工肌腱等。當我學習復合材料課程時才意識到我天天帶的樹脂鏡片就是復合材料，連鏡框也是；現在許多裝飾材料，比如防潮墻體用的是木塑復合材料，還有垃圾桶用的也是復合材料，可以防水、防潮、防腐……比如學習材料力學性能課程時講格里菲斯(Griffith)斷裂理論，我才知道，無論什么材料內部都會存有裂紋，玻璃結晶后，由于熱應力產生固有的裂紋，陶瓷粉末在壓制燒結時也不可避免地殘存裂紋……

　　還記得有一次我們去大連的一個鋼廠實習，時間雖然只有2周左右，卻學到相當多的知識，實踐與理論結合在一起才能更好地應用，實習主要是參觀、培訓。在沒有實習前，老師講材料腐蝕基礎課程，沒多大印象，聽得也是云里霧里。但到了鋼廠，一下子就把知識點明晰了。看到表面光潔的鋼鐵零件在潮濕的空氣中過不了多久就會生銹，光亮的鋼零件會變暗或產生銅綠，才明白原來這就是大氣腐蝕呀。實習時我才理解課本上說鋼件脆斷的石墨化現象，鋼件在工作溫度和應力長期作用下，會使碳化物分解成游離的石墨，使鋼的強度和塑性顯著降低引起鋼件脆斷，而這個過程是自發進行的……

　　總之，通過短期的實習，對機械與材料冷熱加工有了感性認識，了解了工程系統測量方面的技術，為隨后的就業打下了一定基礎。說起就業，材料科學與工程專業由于應用廣泛，在眾多領域都有很大前途。我們畢業后可在航空航天、冶金、機械、汽車、電子、信息、交通、化工和建筑等工業企業及相關科研單位和高等院校承擔相關專業領域內的技術咨詢和管理等工作。我所認識的師兄、師姐們畢業后很多都進入鋼廠成為技術骨干，從事材料質量控制、性能改善及新材料、新工藝、新技術開發的工程技術工作。

　　特色：高校“材料”花開千朵

　　市場就是指揮棒，由于社會需求量大，研究領域不斷拓展，材料專業無論在招生還是科研上都發展很快。由于開設該專業的院校很多，院校在該專業的培養方向及特色上自然有所不同。

　　材料科學是當今世界重點發展的帶頭學科之一。清華大學根據拓寬基礎和專業面的原則，材料科學與工程專業學生要用三年左右的時間系統完成工程技術基礎和專業基礎課的學習和實踐后，將分別按材料物理、金屬物理、無機非金屬材料、復合材料和電子材料5個學科方向深入培養。

　　北京科技大學的材料科學與工程一級學科所覆蓋的學科均可以追溯到建校初期，開設的材料方面的專業主要以新材料與新技術為特色。由于學院老師承擔了大量國家重要科研課題和企業委托的研究發展任務，本科生在校學習期間，還可跟導師進實驗室做科研。目前，“中國材料名師講壇”已在學校舉辦了31講，邀請全世界材料領域權威專家、學者到此講座。

　　哈爾濱工業大學的材料學院緊密圍繞國防尖端技術發展需要的新型材料、新型材料的精密和特種加工技術設置課程和內容，培養國防尖端技術發展所需的優秀工程技術及管理人員。

　　北京化工大學的材料學是國家重點學科，高分子材料科學與工程專業是傳統強項，碳基復合材料、無機非金屬材料和金屬材料防護學科在全國具有很高的知名度。

　　還有一些大學在材料方面的研究水平接近國際一流，如北京航空航天大學材料科學與工程專業在先進結構材料、新型功能材料、高能束流表面工程、材料的失效分析與預測預防、高分子及復合材料等研究方向已達到或接近國內外一流水平。

　　喜歡英語的工科學子可以選擇上海交通大學材料科學與工程學院，它在本科教學中積極推行“雙語教學”，而且該學院是全國高校中建立最早、在材料研究及應用領域成績卓越的教學和科研單位之一。據該校相關老師介紹說，材料科學與工程專業本科生就業情況良好。本科生學習成績優秀者，有機會免試進入碩士研究生學習階段，也可通過國家統一考試，成為本校或其他院校和科研機構的碩士研究生。據統計，材料學院本科畢業生中直接攻讀國內碩士學位的比例平均為30%，申請出國的約占10%。

　　需要提醒考生，材料科學與工程專業要求扎實的物理、化學基礎和專業理論。學生還可以根據自身條件進一步深造，并在不斷的實踐過程中豐富和提升自己的能力。簡言之，材料科學與工程是一個充滿挑戰和機遇的領域，如果你鐘情并為“它”消得人“憔悴”，通過辛苦的專業培養及大量實踐，相信會創造一片屬于自己的“材料”領地！