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(guó)家重點(diǎn)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(gè)專業(yè)究竟有何特點(diǎn)?各研究生招生單位又有些什么不同特點(diǎn)?記者走進(jìn)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(kāi)其神秘面紗。

學(xué)科特點(diǎn)：上天入地，無(wú)所不包

說(shuō)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(duì)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(guó)家重大項(xiàng)目建設(shè)，而且深入百姓生活，可謂“上天入地，無(wú)所不包”。

北航材料學(xué)院博士生導(dǎo)師、黨委書(shū)記朱立群教授舉起記者遞過(guò)的名片說(shuō)：“這也屬于材料”。他又隨手一指，說(shuō)：“從我們身上的衣服、喝水的水杯，到家用的冰箱、燃?xì)庠睿俚胶教炱鳌⒏哞F、地下的石油管道等國(guó)家重大項(xiàng)目或關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的重要工程全都離不開(kāi)材料學(xué)。”

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(zhǎng)汪浩說(shuō)，它融合了物理、化學(xué)、機(jī)電、電子等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。項(xiàng)目的完成過(guò)程涉及諸多細(xì)小環(huán)節(jié)。比如涉及理論計(jì)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(shí)驗(yàn)研究或者制備技術(shù);材料完成后要鑒定是否達(dá)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(cè)試技術(shù);在制成后應(yīng)用的過(guò)程中，又需要綜合測(cè)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(shí)驗(yàn)在其課程中占一多半學(xué)時(shí)，有的學(xué)校會(huì)達(dá)到80%。學(xué)生們多數(shù)時(shí)間要在實(shí)驗(yàn)室里度過(guò)。在北航材料學(xué)院一樓，記者經(jīng)同意走進(jìn)了三個(gè)實(shí)驗(yàn)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(jià)格達(dá)六七十萬(wàn)美元，一個(gè)掃描電子顯微鏡造價(jià)近百萬(wàn)美元。北航材料科學(xué)與工程學(xué)院黨委副書(shū)記許慧遠(yuǎn)說(shuō)：“在培養(yǎng)人才中創(chuàng)造知識(shí)，在創(chuàng)造知識(shí)中培養(yǎng)人才”，材料學(xué)專業(yè)的很多新知識(shí)來(lái)自實(shí)驗(yàn)，很多突破都在實(shí)驗(yàn)室完成，實(shí)驗(yàn)對(duì)這個(gè)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、先進(jìn)材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等，擁有先進(jìn)的現(xiàn)代材料制備平臺(tái)和分析測(cè)試平臺(tái)，擁有材料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科與核燃料循環(huán)與材料二級(jí)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(guò)本科生，博士和博士后人數(shù)之和超過(guò)碩士研究生。全系33名教授中有兩院院士5人。

北科大被譽(yù)為“材料領(lǐng)域的航空母艦”，在歷次全國(guó)權(quán)威學(xué)科評(píng)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(guó)最早的國(guó)家一級(jí)重點(diǎn)學(xué)科，設(shè)有博士后流動(dòng)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(qiáng)大的師資陣容為科研和教學(xué)提供了堅(jiān)強(qiáng)后盾。

北科每年招收材料學(xué)專業(yè)碩士研究生達(dá)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(diǎn)。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(shí)轉(zhuǎn)化。新材料技術(shù)研究院常務(wù)副院長(zhǎng)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(shì)，磁性材料科研是強(qiáng)項(xiàng)，金剛薄膜材料在全國(guó)最好，對(duì)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(dú)一無(wú)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(diǎn)。顯示材料、有機(jī)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(gè)“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(diǎn)，形成了輕合金結(jié)構(gòu)材料及激光制備、先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料、先進(jìn)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(cè)預(yù)防等具有明顯優(yōu)勢(shì)的航空航天特色研究方向。該校朱立群教授說(shuō)，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?yàn)榭臻g環(huán)境復(fù)雜，如高溫高濕，對(duì)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(guó)際接軌，與國(guó)外多所著名高校、一流研究機(jī)構(gòu)和世界級(jí)跨國(guó)公司建立了實(shí)質(zhì)性合作關(guān)系。本科教學(xué)實(shí)行中外“3+2”聯(lián)合培養(yǎng)，研究生每年有很多與國(guó)外交流學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，融入國(guó)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(guó)防特色，其實(shí)，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(shuō)。

學(xué)院擁有以中國(guó)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(duì)伍，擁有教授37名、博導(dǎo)34名、副教授32名，有4個(gè)省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。徐惠彬院士的科研項(xiàng)目寬溫域與耐腐蝕巨磁致伸縮材料及其應(yīng)用獲得了國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，形成了“超常服役環(huán)境金屬智能材料”國(guó)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(tuán)隊(duì)、“先進(jìn)高溫材料與涂層技術(shù)”國(guó)防科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。學(xué)院每位博士研究生導(dǎo)師平均帶一個(gè)碩士生和一個(gè)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(kāi)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(gè)碩士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)，材料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)，材料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科博士后流動(dòng)站，材料學(xué)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科，擁有新型功能材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、北京市生態(tài)環(huán)境材料及其評(píng)價(jià)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(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)，以服務(wù)社會(huì)為主，“研究出來(lái)的東西能用，是對(duì)研究生培養(yǎng)的新要求”汪浩教授解釋說(shuō)。

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。過(guò)程的智能化、自動(dòng)化、集成化、超精密化技術(shù)的開(kāi)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(wèn)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(huì)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(jí)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(guò)程及其技術(shù)。根據(jù)材料的組成形式，可分為金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、有機(jī)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(duì)象，是一個(gè)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(shí)了人們對(duì)自然科學(xué)的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)和促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

材料科學(xué)與工程一級(jí)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(gè)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(jí)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(gè)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(diǎn)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(dòng)態(tài)，利用先進(jìn)的理論研究、分析與設(shè)計(jì)方法和技術(shù)，以及高水平的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、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(jì)、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(jī)電、自動(dòng)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(jìn)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(wú)機(jī)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(wèn)題包括材料的表面工程、材料的循環(huán)利用、材料加工過(guò)程模擬及虛擬生產(chǎn)、加工過(guò)程及裝備的自動(dòng)化、智能化及集成化、材料加工過(guò)程的在線檢測(cè)與質(zhì)量控制、材料加工的模具和關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計(jì)與改進(jìn)、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(jì));物理基礎(chǔ)：大學(xué)物理和工程力學(xué);化學(xué)基礎(chǔ)：無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué);工程基礎(chǔ)：機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)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(kuò)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(cè)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(shù)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(jì)、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(kāi)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(jì)算機(jī)、機(jī)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(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)模擬和理論三方面，對(duì)高分子材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能、工藝進(jìn)行從分子到宏觀材料的多尺度空間與時(shí)間的深入系統(tǒng)研究。

高分子材料與工程學(xué)科的研究?jī)?nèi)容主要有：材料的合成與改性、結(jié)構(gòu)與性能、響應(yīng)與功能、加工成型技術(shù)與裝備、使用與循環(huán)、老化與降解以及它們的相互關(guān)系，包括結(jié)構(gòu)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(xué)與工程

在大材料專業(yè)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，按照學(xué)科內(nèi)在聯(lián)系自然延伸，突出與資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等多學(xué)科的交叉與融合，構(gòu)建資源循環(huán)科學(xué)與工程的基礎(chǔ)理論和技術(shù)知識(shí)體系，著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)自然資源有限性、不可再生性，以及對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的認(rèn)識(shí)：從物質(zhì)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(jià)值觀;掌握產(chǎn)品、材料、過(guò)程生態(tài)設(shè)計(jì)和環(huán)境保護(hù)工程一體化專業(yè)技能;熟悉再制造的壽命評(píng)估預(yù)測(cè)理論及表面鍵合/嵌合技術(shù);再生資源回收利用能力以及資源環(huán)境咨詢、管理與價(jià)值評(píng)估技能。

理論基礎(chǔ)主要包括自然資源的提取生產(chǎn)、加工、利用等過(guò)程中涉及的基礎(chǔ)知識(shí)及資源環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)