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中國和美國材料學(xué)差別有多大呢

2025-07-29 18:46:25 來源:中國教育在線

專業(yè)簡介材料科學(xué),又名為材料工程,涉及物質(zhì)的性質(zhì)及其在各個科學(xué)和工程學(xué)領(lǐng)域的整合應(yīng)用,是一個研究材料的制備或加工工藝、材料的微觀結(jié)構(gòu)與材料宏觀性能三者之間的相互關(guān)系的跨領(lǐng)域?qū)W科。涉及的理論包括固體物理學(xué),材料化學(xué),應(yīng)用物理和化學(xué),以及化學(xué)工程,機械工程,土木工程和電機工程。與電子工程結(jié)合,則衍生出電子材料,與機械結(jié)合則衍生出結(jié)構(gòu)材料,與生物學(xué)結(jié)合則衍生出生物材料等等。隨著近年來媒體將注意力大量集中在納米科學(xué)上,材料科學(xué)在科學(xué)與工程學(xué)領(lǐng)域越來越廣為人知。它也是鑒識科學(xué)和破壞分析中的一個重要組成部分,以后者為例,它是分析各種飛航意外的關(guān)鍵。今日科技上的問題受限于材料能夠容許的極限,也因此,在此領(lǐng)域的突破在未來科技具有指標(biāo)性的影響。材料科學(xué)有著廣泛的應(yīng)用前景,因此被國際學(xué)術(shù)界譽為21世紀(jì)最有前途的學(xué)科。

中國和美國材料學(xué)差別有多大呢?首先,從總體上看,美國的材料學(xué)教學(xué)和研究領(lǐng)先于中國的材料學(xué)教育與研究大約50年左右。其次,從教學(xué)內(nèi)容上看,中國材料學(xué)的教學(xué)更加注重理論學(xué)習(xí),實際操作經(jīng)驗較少,國內(nèi)使用教材大多是從國外教科書翻譯。理論學(xué)習(xí)中實驗機會較少,主要分為材料加工,材料物理和化學(xué)三個教學(xué)方向。其中科研中常見方向包括但是不限于功能材料、鑄造和耐磨材料、表面表面強化與器件制造、焊接研究、新材料、工程材料、材料強度研究。而美國材料學(xué)在本科學(xué)習(xí)過程中,更加注重實際操作經(jīng)驗, 本科學(xué)習(xí)期間理論和實踐結(jié)合很密切。比如會用軟件設(shè)計模型,用軟件模擬鑄造過程中可能產(chǎn)生的缺陷,然后進行實際操作,另外更加注重實習(xí)。

專業(yè)方向材料科學(xué)可按多種方法進行分類。每個學(xué)校的研究側(cè)重點也各有不同,下面我們?yōu)榇蠹医榻B幾個常見的分支學(xué)科。具體分支方向及研究內(nèi)容請到申請學(xué)校官網(wǎng)查詢。

以下是材料學(xué)常見的一些研究方向:

1.金屬材料metallic materials材料領(lǐng)域最古老最傳統(tǒng)的方向,主要學(xué)習(xí)包括金屬和以金屬為基的合金,如鋼鐵材料、非晶態(tài)合金、結(jié)構(gòu)金屬材料、功能金屬,它們的微觀結(jié)構(gòu)對材料力學(xué)和物理性能影響,合金中不同成份比例對材料硬度、韌性、拉伸強度的影響。

這個方向是材料領(lǐng)域最古老最傳統(tǒng)的方向,美國風(fēng)氣偏新材料而非傳統(tǒng)材料,所以申請美國競爭不是很激烈,對gpa 以及gt 成績的要求不是很高,申請者一般都是國內(nèi)大學(xué)金屬材料及相關(guān)專業(yè)的學(xué)生,即使學(xué)校一般,gpa 3.0 左右,toefl 90 左右,gre 310 左右,一般都可以獲得top100 學(xué)校的錄取。該方向申請人數(shù)不多,就業(yè)方向基本有二:金屬材料的科研領(lǐng)域,留在實驗室或做咨詢師;進工業(yè)界做技術(shù)人員,如鋼鐵公司、冶金、機械、軍工、航空航天、儀表等行業(yè)。金屬材料在美國的就業(yè)前景比陶瓷材料要好很多,社會實用性強,就業(yè)前景比較樂觀。

2.高分子材料和聚合物polymer高分子材料是當(dāng)今世界發(fā)展最迅速的產(chǎn)業(yè)之一,高分子材料已廣泛應(yīng)用到電子信息、生物醫(yī)藥、航天航空、汽車工業(yè)、包裝、建筑等各個領(lǐng)域。研究內(nèi)容包括活性聚合、新材料的合成與開發(fā)、聚合物結(jié)構(gòu)與性能、反應(yīng)性加工、先進復(fù)合材料及應(yīng)用、超細(xì)材料及納米材料、生物材料、新型功能材料、化學(xué)建材和化學(xué)纖維等。

高分子材料是當(dāng)今世界發(fā)展最迅速的產(chǎn)業(yè)之一,高分子材料已廣泛應(yīng)用到電子信息、生物醫(yī)藥、航天航空、汽車工業(yè)、包裝、建筑等各個領(lǐng)域。最近幾年高分子材料的發(fā)展非常迅速,有很多美國大學(xué)都在高分子的研究領(lǐng)域投入了巨大的科研力量,這個領(lǐng)域不像金屬材料,經(jīng)過上百年的發(fā)展已經(jīng)到了非常成熟的地步。高分子的興起才幾十年,研究成果層出不窮,高分子導(dǎo)電,軟光刻技術(shù)的發(fā)展對電子工業(yè)的發(fā)展起到了巨大的推動作用。

這個方向的競爭還是比較大的。一般來說需要有物理或者化學(xué)以及跟高分子交叉的專業(yè)背景,平均分情況是:gpa >3.4, gre q>160, toefl>88﹙美國牛校會比平均分高﹚。研究生申請高分子材料ph, research experiences 和internship 會比申請者硬件條件更重要,所以硬件條件一般的學(xué)生可以在research experiences, internship, paper 上多下功夫。本科生申請ph,要在保證硬件條件很好的情況下,盡可能的去多進實驗室做項目,為自己的resume 積累素材。關(guān)于獎學(xué)金,ph 的拿獎率大于master,所以學(xué)習(xí)時間會比較長,但是這個專業(yè)的回報率還是比較高的。就業(yè)方面可以從事科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、工藝和設(shè)備設(shè)計、生產(chǎn)及經(jīng)營管理等方面工作。

3.電子,光學(xué)和磁性材料optical、electronic an magnetic materials主要研究光學(xué)與光譜學(xué)、液晶、聚合物二級管、光電池和光子晶體、半導(dǎo)體材料和裝置、磁存儲器、磁性薄膜及磁性發(fā)電機裝置、壓電晶體的表面和界面特性。主要課程有量子力學(xué)、材料化學(xué)、勢力學(xué)及階段均衡、結(jié)構(gòu)固定的缺點、材料的機械性能、電子學(xué)、熱力學(xué)、非結(jié)晶固定、高分子物理、材料成像、電子電磁材料。該專業(yè)在很多學(xué)校都是在ee 下面,作為materials science 與ee 的交叉學(xué)科,所以光電和磁學(xué)物理的同學(xué)可以直接申請。

該專業(yè)是現(xiàn)在材料科學(xué)中最大的熱門,申請人數(shù)最多,競爭也就最為激烈。硬件條件和軟件條件都有很高的要求。申請者在具備扎實的數(shù)學(xué)、物理、外語、電子學(xué)和計算機科學(xué)基礎(chǔ)的同時,需要具備熟練的實驗技能。由于現(xiàn)在社會朝微電子方向發(fā)展,所以就業(yè)前景是材料專業(yè)里最為樂觀的,可以去電子業(yè)、研究機構(gòu)、汽車等行業(yè)。

4.計算材料科學(xué)computational materials science交叉學(xué)科,是一門正在快速發(fā)展的新興學(xué)科,是關(guān)于材料組成、結(jié)構(gòu)、性能、服役性能的計算機模擬與設(shè)計的學(xué)科。這個領(lǐng)域主要是理論研究,申請的人比較少,競爭不激烈。這個領(lǐng)域ph 學(xué)習(xí)難度比較大,完成學(xué)位的時間比較長,最短也要5 年,一般都是6 年。就業(yè)前景一般,職位一般集中于美國幾個大型的國家實驗室,如:橡樹嶺(oak rige)國家實驗室等。

5.無機非金屬材料ceramic materials無機非金屬材料是三大基礎(chǔ)材料之一,包括結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷、日用陶瓷,耐火材料、玻璃、水泥等。研究內(nèi)容主要包括固體電解質(zhì)材料的制備,結(jié)構(gòu)和性能研究;結(jié)構(gòu)陶瓷的制備,組織結(jié)構(gòu)和性能的研究;磁性材料、電性材料、壓電陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷等功能材料的制備和研究;古陶瓷和日用陶瓷的研究和開發(fā);高溫陶瓷、耐火材料的制備和開發(fā)等。該專業(yè)方向比金屬材料難申請。近幾年,陶瓷領(lǐng)域的發(fā)展比金屬材料要迅速很多,例如,高溫超導(dǎo)陶瓷材料的發(fā)現(xiàn)對經(jīng)濟產(chǎn)生了比較大的影響,目前在這個領(lǐng)域的研究非?;钴S。因此這個申請方向比金屬材料競爭激烈,將來就業(yè)主要是在科研機構(gòu)搞研究。該方向gpa 要求3.0 以上,基于申請的不同學(xué)位,學(xué)校會對申請者有特殊的要求。在申請過程中,research experiences,internship 和論文有會對申請有一定促進作用,不同等級的學(xué)校在要求上會有所不同,這個專業(yè)申請的人數(shù)相對于申請金屬材料的人略多一點,目前該專業(yè)就業(yè)狀況供求基本平衡,但在從事更高層次的材料人才卻比較短缺。無機非金屬里玻璃方向的就業(yè)比其他陶瓷方向要樂觀,陶瓷材料包括功能陶瓷正逐漸淡出工業(yè)界。

6.納米材料nanometer materials納米科技的內(nèi)容包含納米材料學(xué)、納米電子學(xué)、納米生物學(xué)、納米機械學(xué)、納米加工學(xué)、納米光子學(xué)、納米檢測與表征。而納米材料與技術(shù)又是這些分支學(xué)科的共同交點,是納米科技的核心和基礎(chǔ)。通常納米材料與半導(dǎo)體材料相關(guān),與ee 高度重合,申請這個方向的同學(xué)可以去關(guān)注學(xué)校的ee 方向是否有相關(guān)的分支。就目前納米科技整體發(fā)展?fàn)顩r而言,歐、美、日已大力發(fā)展多年,截至2007 年初,美國已投入56 億美元用于納米技術(shù)的研發(fā),而日本每年用于納米技術(shù)研究的投資也在5 億美元左右。國內(nèi)的納米科技研究剛開始不久,無論是科研水平以及與市場的契合度,與歐美日差距都還很大。但是差距大也意味著潛力、空間大,一旦納米技術(shù)進入生活,這方面的專業(yè)人才需求量肯定會急劇上升。納米材料人才主要承擔(dān)工作任務(wù)為納米材料表征、石墨烯及碳納米材料研發(fā)、納米材料改性、納米材料合成、無機納米材料制備以及交叉學(xué)科納米材料應(yīng)用。納米材料與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生一般都可以在科研院校及納米材料、黏合劑、涂料、電鍍、陶瓷等相關(guān)領(lǐng)域從事相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)和檢測等工作。與材料專業(yè)方面的學(xué)生基本有著相似的職業(yè)發(fā)展道路。總的來說,納米材料專業(yè)同學(xué)可以有以下去處:一是進入研究院從事納米材料研發(fā)工作,這是納米材料人才繼續(xù)本領(lǐng)域內(nèi)研究的主要途徑。二是選擇進入納米材料行業(yè)企業(yè)。三是進入傳統(tǒng)材料相關(guān)企業(yè)。

7.生物材料biomaterials主要研究碳納米管的合成及自然材料的特征、無機材料的合成、有機和生物材料化學(xué)、材料加工、材料熱力學(xué)、生物應(yīng)用材料、分子細(xì)胞和生物力學(xué)、材料力學(xué)和生物材料、材料成像。在研究過程中也會和仿生學(xué)相結(jié)合,比方說人造骨骼和人造肌肉。

8.能源材料energy materials主要研究太陽能電池、能量貯存、經(jīng)濟和環(huán)境材料選擇、高級能量轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)、固態(tài)元件和能量轉(zhuǎn)換、材料的能量貯存、能量和材料制定政策、未來能源系統(tǒng)材料。應(yīng)用最為廣泛,也最常見的就是太陽能電池板了。

9.復(fù)合材料composite materials復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料,通過物理或化學(xué)的方法,在宏觀上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短,產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。

常見學(xué)位美國大學(xué)的材料科學(xué)與工程專業(yè)一般是設(shè)在工程學(xué)院下,有獨立的epartment。其學(xué)位設(shè)置每個學(xué)校會有所不同,大體可以分為兩種情況:(1)只開設(shè)ms 和ph 學(xué)位,這里的ms 學(xué)位通常是針對就業(yè)的professional 學(xué)位;(2)開設(shè)有常規(guī)的ms, meng 和ph 學(xué)位,ms 通常是兩年,以授課為主,側(cè)重學(xué)術(shù),畢業(yè)后可以選擇就業(yè)也可繼續(xù)攻讀ph 學(xué)位;而meng 則是一年,主要針對就業(yè),更側(cè)重于實踐。

值得注意的是,有不少學(xué)校只對國際生開設(shè)ph 課程,即使有ms 學(xué)位的開設(shè),招收國際學(xué)生的數(shù)量很少,甚至有一些學(xué)校mse ms 項目不收國際學(xué)生,或者只是掛名而不開班。所以想申mse 碩士的同學(xué)申請前務(wù)必確認(rèn)所選的學(xué)校是否會招mse 國際碩士以及招收的人數(shù)情況。

專業(yè)背景材料科學(xué)與工程是一個多學(xué)科領(lǐng)域,涉及物質(zhì)的性質(zhì)及其在各個科學(xué)和工程領(lǐng)域的應(yīng)用,是研究材料的制備或者加工工藝,材料的微觀結(jié)構(gòu)與材料宏觀性能三者之間相互關(guān)系的科學(xué),所以需要學(xué)生具備物理學(xué)、化學(xué)等學(xué)科知識。一般申請材料科學(xué)的學(xué)生本科專業(yè)為:材料科學(xué)與工程,材料化學(xué),材料物理,材料成型與控制工程,材料加工工程,高分子材料與工程,納米材料與技術(shù)等等。

實習(xí)&科研科研去向:聯(lián)系大學(xué)咨詢師做科研,或者參加中科院等知名科研所的科研。

實習(xí)去向:

工程塑料行業(yè)的公司:比如在上海有杰仕杰,普利特,廣州有l(wèi)g化學(xué)。較大的跨國公司,如電器公司,電子公司,玩具公司,汽車制造行業(yè)。橡膠行業(yè)選擇面較窄,主要為輪胎廠或者輪胎配件公司,但是國內(nèi)公司較少,利潤也較低,不建議作為全職工作。石油行業(yè)也是材料專業(yè)學(xué)生不錯的實習(xí)和就業(yè)選擇,國內(nèi)外分別有中石油中石化等,跨國企業(yè)有美孚,bp等。

典型院校massachusetts institute of technology麻省理工學(xué)院麻省理工學(xué)院(massachusetts institute of technology,縮寫mit)成立于1861年,是美國一所研究型私立大學(xué),位于美國馬薩諸塞州的劍橋市,查爾斯河將其與波士頓的后灣區(qū)隔開。麻省理工學(xué)院無論是在美國還是全世界都有非常重要的影響力,培養(yǎng)了眾多對世界產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的人士,是全球高科技和高等研究的先驅(qū)領(lǐng)導(dǎo)大學(xué)。截止2019年3月,麻省理工學(xué)院的校友、教授及研究人員包括了93位諾貝爾獎得主、8名菲爾茲獎獲獎?wù)摺?6位圖靈獎得主,以及52位國家科學(xué)獎?wù)芦@獎?wù)摺?5位羅德學(xué)者、38名麥克阿瑟獎得主。

院系簡介:麻省理工學(xué)院在第二次世界大戰(zhàn)后,麻省理工學(xué)院借由美國國防科技研究需要而迅速崛起;在二戰(zhàn)和冷戰(zhàn)期間,麻省理工學(xué)院的研究人員對計算機、雷達(dá)以及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等科技發(fā)展作出了重要貢獻。mit的理工科享譽世界,且材料科學(xué)專業(yè)全美第一。

項目鏈接:http://graamissions.mit.eu/programs/mse項目詳解

學(xué)位:master of science in materials science an engineering /ph.. in materials science an engineering

課程設(shè)置:66個學(xué)分畢業(yè),研究生師生比為1:4.47。申請人可能會被錄到以下三種grauate項目之一:1) s.m. bypass項目,雖然收到的m.s.錄取,但是可選直接進入博士項目學(xué)習(xí)2) ph..:4.5~5年3) m.s.:1.5~2年主要研究方向分為聚合物和軟材料(ppsm),技術(shù)和政策項目(tpp),以及工程系統(tǒng)(es), 相關(guān)鏈接:https://mse.mit.eu/

研究領(lǐng)域:archaeological materialsbiological an polymeric materialselectronic, photonic, an magnetic materialshigh-performance structural materials an alloysmaterials for energy an the environmentmaterials economicsnanotechnology, nanoevices, an nanomaterials

申請要點:

l:ec 1st , 推薦信必須ec 31st 之前收到申請費75美金建議toefl100,ielts7.0wes course-by-course認(rèn)證要求本科畢業(yè),不限專業(yè)背景,被錄取的學(xué)生普遍擁有材料科學(xué)與工程專業(yè)背景,其他則擁有生物、化學(xué)、化學(xué)工程、物理、電氣工程或機械工程專業(yè)背景。

就業(yè)分析:學(xué)術(shù)界如一些大學(xué)和研究中心如tufts university, northeastern university, california institute of technology, stanfor, case western reserve university, university of oxfor, an mit.

工業(yè)界公司如:3m, accenture, applie materials, ow corning, raper labs, ge, intel, samsung electro-mechanics, terayne connector systems, texas instruments, transform pharmaceutical inc.

政府部分, 咨詢公司, 法律組織。比如bluecross blueshiel association, choate hall &stewart, js consulting group, lzt investment, mckinsey.

columbia university哥倫比亞大學(xué)哥倫比亞大學(xué)(columbia university),簡稱哥大,是一所位于美國紐約的私立研究型大學(xué),亦是常春藤盟校之一。該校成立于1754年,原為國王學(xué)院(kings college),是美洲大陸最古老的學(xué)院之一。美國獨立戰(zhàn)爭后更名為哥倫比亞學(xué)院,1896年成為哥倫比亞大學(xué)。哥倫比亞大學(xué)是美國大學(xué)協(xié)會十四所成員大學(xué)之一,也是美國第一所授予醫(yī)學(xué)博士的大學(xué)。哥倫比亞大學(xué)是最早接受中國留學(xué)生的美國大學(xué)之一。哥倫比亞大學(xué)的歷屆畢業(yè)生和教職員中累計共有96名諾貝爾獎得獎?wù)?。美國總統(tǒng)羅斯福、奧巴馬都畢業(yè)于哥大,歷經(jīng)多年,才獲得該校博士學(xué)位的胡適、李開復(fù)、馬寅初、馮友蘭都是哥大校友。哥大的研究生學(xué)院以卓越的學(xué)術(shù)成就而聞名。整個20世紀(jì)上半葉,哥倫比亞大學(xué)和哈佛大學(xué)及芝加哥大學(xué)一起被公認(rèn)為美國高等教育的三強。此外,學(xué)校的新聞學(xué)院、教育學(xué)院、國際公共事務(wù)學(xué)院、醫(yī)學(xué)院、法學(xué)院、商學(xué)院和藝術(shù)學(xué)院都名列前茅。其新聞學(xué)院頒發(fā)的普利策獎是美國文學(xué)和新聞界的最高榮譽。哥倫比亞大學(xué)的特色之一在于它地處紐約,與華爾街、聯(lián)合國總部和百老匯比鄰。在這個全國的文化,金融,外交中心,你可以在讀書的過程中找到適合自己發(fā)展的機會。校園設(shè)施便利,學(xué)生生活和課余活動豐富。

項目詳解:master of science in materials science an engineeringph.. in materials science an engineering

項目鏈接:https://apam.columbia.eu/materials-science-engineering-grauate-programs

課程設(shè)置:33學(xué)分畢業(yè),主要課程有晶體學(xué),結(jié)晶材料理論,材料動力學(xué)和相態(tài)圖,相變材料動力學(xué),固體電磁屬性,材料力學(xué)行為等課程

研究領(lǐng)域包括薄膜,納米材料,材料力學(xué)。

申請要點:

(1)l: ms 2.15, 博士12.15(2)語言要求:toefl100或ielts7(3)最低gpa 3.0,如科研背景突出gpa低于3.0也可以嘗試(4)gre最低分要求也沒有,但是錄取學(xué)生v 百分比64%以上,q百分比82%以上。(5)85美金申請費(6)申請人需要具備m.s.學(xué)位才能申請博士學(xué)位。(7)此外工程學(xué)院不允許同時申請兩個項目。

university of southern california南加州大學(xué)南加利福尼亞大學(xué)﹙university of southern california﹚,又譯南加州大學(xué),簡稱南加大﹙usc﹚,是美國西海岸最古老的頂尖私立研究型大學(xué),世界著名高等學(xué)府,位于"天使之城"美國加利福尼亞州洛杉磯市,1880年由監(jiān)理會創(chuàng)立,是美國大學(xué)協(xié)會﹙aau﹚成員、環(huán)太平洋大學(xué)聯(lián)盟成員。

南加大工程學(xué)院全美第10, 師資力量強并且多,招生人數(shù)相對較多的同時還能保證質(zhì)量。

school學(xué)院:viterbi school of engineeringmajor專業(yè):master of science in materials sciencemaster of science in materials engineeringph in materials scienceinternational stuents: this program is eligible for the opt stem extension.

專業(yè)詳情鏈接:https://chems.usc.eu/acaemics/grauate-programs/materials-science/

location地點:3650 mcclintock ave, los angeles, ca 90089

curriculum課程設(shè)置:

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