材料工程专业的研究方向介绍

概要：材料工程专业的研究方向可大致分为五类：计算机材料科学，无机非金属材料，金属材料，高分子材料，纳米材料。

知识点名称：材料工程专业的研究方向

关键词：计算机材料科学,无机非金属材料,金属材料,高分子材料,纳米材料

相关概念和介绍：

材料工程专业的研究方向可大致分为五类：计算机材料科学，无机非金属材料，金属材料，高分子材料，电子，光学与磁性材料。

1. 计算材料科学 Computational Materials Science计算机材料科学主要是利用计算机模拟以及分子动力学的方法进行材料结构，特性的模拟和理论计算，材料热力学和动力学过程的模拟，超大分子材料的理论计算，复杂材料的统计力学计算等等。这个领域主要是理论研究，申请的人比较少，竞争不激烈。这个领域 D 学习难度比较大，完成学位的时间比较长，最短也要 5 年，一般都是 6 年。就业前景一般，职位一般集中于美国几个大型的国家实验室，如：橡树岭（Oak Ridge）国家实验室等。
2. 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。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。该专业方向比金属材料难申请。近几年，陶瓷领域的发展比金属材料要迅速很多，例如，高温超导陶瓷材料的发现对经济产生了比较大的影响，目前在这个领域的研究非常活跃。因此这个申请方向比金属材料竞争激烈，将来就业主要是在科研机构搞研究。该方向 GPA 要求 0 以上，基于申请的不同学位，学校会对申请者有特殊的要求。在申请过程中，Research Experiences，Internship 和论文有会对申请有一定促进作用，不同等级的学校在要求上会有所不同，这个专业申请的人数相对于申请金属材料的人略多一点，目前该专业就业状况供求基本平衡，但在从事更高层次的材料人才却比较短缺。无机非金属里玻璃方向的就业比其他陶瓷方向要乐观，陶瓷材料包括功能陶瓷正逐渐淡出工业界。
3. 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，主要研究它们的微观结构对材料力学和物理性能影响，合金中不用成分比例对材料硬度、韧性、拉伸强度的影响。材料科学和工程介绍、金属处理、粉末冶金、腐蚀和防护等。这个方向是材料领域最古老最传统的方向，美国风气偏新材料而非传统材料，所以申请美国竞争不是很激烈，对 GPA 以及 GT 成绩的要求不是很高，申请者一般都是国内大学金属材料及相关专业的学生，即使学校一般，GPA 3.0左右，TOEFL 90左右，GRE 310左右，一般都可以获得 TOP100 学校的录取。该方向申请人数不多，就业方向基本有二：金属材料的科研领域，留在实验室或做老师；进工业界做技术人员，如钢铁公司、冶金、机械、军工、航空航天、仪表等行业。金属材料在美国的就业前景比陶瓷材料要好很多，社会实用性强，就业前景比较乐观。
4. 高分子材料 Polymer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。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。最近几年高分子材料的发展非常迅速，有很多美国大学都在高分子的研究领域投入了巨大的科研力量，这个领域不像金属材料，经过上百年的发展已经到了非常成熟的地步。高分子的兴起才几十年，研究成果层出不穷，高分子导电，软光刻技术的发展对电子工业的发展起到了巨大的推动作用。这个方向的竞争还是比较大的。一般来说需要有物理或者化学以及跟高分子交叉的专业背景，平均分情况是：GPA >3.4, GREQ>160, TOEFL>88 (美国牛校会比平均分高)。研究生申请高分子材料 PhD，Research Experiences 和 Internship 会比申请者硬件条件更重要，所以硬件条件一般的学生可以在 Research Experiences, Internship, Paper 上多下功夫。本科生申请 PhD，要在保证硬件条件很好的情况下，尽可能的去多进实验室做项目，为自己的 Resume 积累素材。关于奖学金，PhD 的拿奖率大于 Master，所以学习时间会比较长，但是这个专业的回报率还是比较高的。就业方面可以从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作。电子、光学与磁性材料 Optical, Electronic and Magnetic Materials 主要研究光学与光谱学、液晶、聚合物二级管、光电池和光子晶体、半导体材料和装置、磁存储器、磁性薄膜及磁性发电机装置、压电晶体的表面和界面特性。主要课程有量子力学、材料化学、势力学及阶段均衡、结构固定的缺点、材料的机械性能、电子学、热力学、非结晶固定、高分子物理、材料成像、电子电磁材料。该专业在很多学校都是在EE下面，作为Material  Science与EE的交叉学科，所以光电和磁学物理的同学可以直接申请。该专业是现在材料科学中最大的热门，申请人数最多，竞争也就最为激烈。硬件条件和软件条件都有很高的要求。申请者在具备扎实的数学、物理、外语、电子学和计算机科学基础的同时，需要具备熟练的实验技能。由于现在社会朝微电子方向发展，所以就业前景是材料专业里最为乐观的，可以去电子业、研究机构、汽车等行业。
5. 纳米材料Nanometer Materials纳米材料科学的内容包含纳米材料学、纳米电子学、纳米生物学、纳米机械学、纳米加工学、纳米光子学、纳米检测与表征。而纳米材料与技术又是这些分支学科的共同交点，是纳米科技的核心和基础。通常纳米材料与半导体材料相关，与EE高度重合，申请这个方向的同学可以去关注学校的 EE 方向是否有相关的分支。就目前纳米科技整体发展状况而言，欧、美、日已大力发展多年，截至 2007 年初，美国已投入 56 亿美元用于纳米技术的研发，而日本每年用于纳米技术研究的投资也在 5亿美元左右。国内的纳米科技研究刚开始不久，无论是科研水平以及与市场的契合度，与欧美日差距都还很大。但是差距大也意味着潜力、空间大，一旦纳米技术进入生活，这方面的专业人才需求量肯定会急剧上升。纳米材料人才主要承担工作任务为纳米材料表征、石墨烯及碳纳米材料研发、纳米材料改性、纳米材料合成、无机纳米材料制备以及交叉学科纳米材料应用。纳米材料与技术专业毕业生一般都可以在科研院校及纳米材料、黏合剂、涂料、电镀、陶瓷等相关领域从事相关产品开发、生产和检测等工作。与材料专业方面的学生基本有着相似的职业发展道路。总的来说，纳米材料专业同学可以有以下去处：一是进入研究院从事纳米材料研发工作，这是纳米材料人才继续本领域内研究的主要途径。二是选择进入纳米材料行业企业。三是进入传统材料相关企业。

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1. https://www.zhihu.com/question/22479566/answer/435160848