我的专业是纳米材料,但是实际研究肿瘤药物载体,我爸却一直以为我在研发不用洗的纳米内裤材料……
——匿名知乎用户
家庭聚会上,亲戚得知我是学材料专业的,强烈希望我帮他看看他的装修建材材料选得是否得当……
——知乎@ChINK
“你不是学金属材料的吗?来看看这个是不是纯银!“
——知乎用户
“你是学什么专业的啊”
“材料工程”
“哦~你们专业是不是日常打铁”
——知乎用户@lin凉学长
我姨说:“天气好干,该买润肤乳了。”
我舅:“哪还用买,让XX下次做实验弄一罐给你就行了。”
——知乎用户
……
相信很多学材料学专业的小伙伴,或多或少都遇到过以上这样的尴尬状况。隔行如隔山,没有真正了解过这个专业的人几乎都会有一些既定印象:穿着白大衣在实验室里做实验,在工厂磨打金属材料、面对超级高温的熔炉......
再加上“生化环材四大天坑专业”这样的传言,很多同学可能就已经对材料专业望而却步了。
然而事实真是这样吗?
下面,馆长就来为大家介绍一下材料科学专业,看完或许你会对这门专业有不一样的认识~
关于材料科学
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什么是材料科学?
材料科学( Materials Science),是一门以材料学、化学、物理学为基础,主要研究材料成分、结构、加工工艺与其性能,并加以应用于生活中的一门学科。
所谓材料,是人类用来制造机器、构件、器件和其他产品的物质。但是,并非所有物质都可称为材料,比如燃料及化工原料、工业化学品、食物和药品等,一般都不算作材料。
在许多人眼里,可能都会觉得这个学科离我们很遥远。但事实上,它与我们的生活息息相关。
从几千年前开始,石头、青铜、铁、金、银等材料被用来制造工具和器皿,也被用来为主要的文明时代命名。
而到现在,无论是我们的日常生活,还是尖端科学领域,材料都发挥着至关重要的作用。大到交通工具、医疗器械、工程建筑、信息通讯、航天航空,小到一根针、一张纸、一个塑料袋、一件衣服,处处都有材料科学的身影。可以说,材料科学是人类制造业的基石。
此外,材料科学进一步发现、设计和制造新型材料,并将其应用于更多新兴科技领域,使其成为当今需求最大的研究领域之一。
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材料科学都有哪些学习方向?
由于材料的应用越来越广泛,并渗透到各行业,许多领域都与材料的制备、性质、应用等密切相关,使其成为了机械、电子、化工、建筑、能源、生物、冶金、交通运输、信息科技等行业的基础,并与这些相关学科交叉发展,衍生出了很多课程方向。
比如与机械结合,衍生出机械材料,与电子结合则衍生出电子材料,与土木建筑结合衍生出结构材料,与生物学结合则衍生出生物材料等等。
各院校开设的材料科学专业研究侧重点各有不同,下面馆长为大家介绍几个常见的分支学科。
1)生物材料 Biomaterials
生物材料是用于与生命系统接触和发生相互作用的,并能对其细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的一类天然或人工合成的特殊功能材料。
该专业方向主要研究碳纳米管的合成及自然材料的特征、无机材料的合成、有机和生物材料化学、生物应用材料、分子细胞和生物力学、材料力学和生物材料、材料成像等内容。在研究过程中也会和仿生学相结合,比方说人造骨骼和人造肌肉。
2)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,从而满足各种不同的要求。
3)电子材料 Electronic Materials
电子材料是现代电子工业和科学技术发展的物质基础,同时又是科技领域中技术密集型学科。它涉及到电子技术、物理化学、固体物理学和工艺基础等多学科知识。
该方向主要学习电子技术和微电子技术中使用的材料,包括介电材料、半导体材料、压电与铁电材料、导电金属及其合金材料、磁性材料、光电子材料、电磁波屏蔽材料以及其他相关材料。
4)高分子材料/聚合物 Macromolecules/Polymers
两者是差不多是同一概念,是指由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接而成的高分子量化合物,广泛应用于电子信息、生物医药、航天航空、汽车工业、包装、建筑等各个领域。
其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。
该领域主要使用基础化学和中高级化学的概念,相对较少强调物理概念。
5)陶瓷材料 Ceramics
研究陶瓷材料的科学与工程,包括合金设计、复合材料、合成和加工方法等内容。陶瓷大量使用了基础物理和基础化学的概念。
6)纳米材料 Nanomaterials
该方向主要学习如何运用纳米材料来实现重大科技进步,它是纳米科技的核心和基础。该研究方向融合了化学、物理学、材料科学、生物学和工程学等学科。
材料科学与材料工程有什么差异?
国外各大学涉及材料相关的学位课程名称会有所不同。比如:
普渡大学为材料工程(Materials Engineering);