專業(yè)指導(dǎo)：高校材料科學(xué)與工程專業(yè)大解密

　　黃金軍團(tuán)的“金剛鉆”

　　——材料科學(xué)與工程專業(yè)巡禮

　　還記得《哈利·波特》中哈利從父親手中接過(guò)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(jié)，但目前英國(guó)和美國(guó)的科學(xué)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(guān)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(xiàng)研究工作的相關(guān)人員介紹說(shuō)：“這種超材料不像電影《哈利·波特》中制造的隱身衣具有超強(qiáng)的功能，這種超材料由金屬構(gòu)成，非常容易破碎�！彪m然科學(xué)家明確表示，要研究這種材料是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，但也讓我們看到了人們?cè)诓牧项I(lǐng)域的不斷創(chuàng)新。

　　目前，我們已身處一個(gè)材料的世界。就拿2008年北京奧運(yùn)會(huì)來(lái)說(shuō)，許多運(yùn)動(dòng)員手拿的球拍都是鎳鈦金屬球拍，富有強(qiáng)度和韌性。日常生活中還有很多新材料的應(yīng)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(jī)、防彈背心甚至科幻小說(shuō)中的“太空升降機(jī)”都與材料科學(xué)有密切聯(lián)系。

　　可以這么說(shuō)，新材料的研發(fā)水平及產(chǎn)業(yè)化規(guī)模已成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步和國(guó)防實(shí)力的重要標(biāo)志。我國(guó)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(wèi)星順利返回地面、首次向太平洋海域成功發(fā)射的運(yùn)載火箭以及我們成功發(fā)射神舟系列宇宙飛船都離不開(kāi)材料的功勞。無(wú)論是傳統(tǒng)行業(yè)還是新興的電子信息制造業(yè)、生態(tài)環(huán)境材料、航空航天材料等都離不開(kāi)新材料的衍生產(chǎn)品，材料人才的牛市走勢(shì)，讓材料科學(xué)與工程專業(yè)再次進(jìn)入了人們的視野。

　　需求：“材料”呼叫人才

　　在21世紀(jì)，材料科學(xué)技術(shù)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐，是航天、航空、信息、國(guó)防等高新技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)支柱產(chǎn)業(yè)及高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)新材料的需求不斷擴(kuò)大，機(jī)械制造業(yè)、電子信息制造業(yè)、汽車工業(yè)、建筑業(yè)等支柱產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展對(duì)原材料在質(zhì)量、性能與數(shù)量等方面都提出了更高的要求。高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)將帶動(dòng)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(zhǎng)，生物醫(yī)用材料以約20%的速度遞增。此外新型能源材料、生態(tài)環(huán)境材料、航空航天材料等新材料的需求將隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而迅速增加；復(fù)合材料的需求將有較大幅度的增加，特別是樹(shù)脂基的復(fù)合材料。

　　材料行業(yè)的迅速發(fā)展急需大量人才。目前據(jù)相關(guān)專家分析，我國(guó)在材料成型設(shè)計(jì)方面缺乏的人才在20萬(wàn)到30萬(wàn)之間，并且呈逐年遞增趨勢(shì)，特別是材料科學(xué)與工程專業(yè)已經(jīng)成了“搶手貨”。目前我國(guó)整個(gè)材料行業(yè)都缺少高精尖人才，我國(guó)材料行業(yè)的人才缺失問(wèn)題已經(jīng)成了眾多企業(yè)發(fā)展的桎梏。據(jù)廣東一家科技產(chǎn)業(yè)公司的技術(shù)總監(jiān)介紹，該公司主要從事碳化硼、碳化硅等產(chǎn)品的研發(fā)，急需材料人才。

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

　　初識(shí)：除卻巫山不是云

　　所有的制造業(yè)都離不開(kāi)材料，而材料類專業(yè)則是專門(mén)研究制作材料的，可謂工科專業(yè)中“基礎(chǔ)的基礎(chǔ)”。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)材料提出新的要求，促進(jìn)了材料科學(xué)的形成。材料科學(xué)在短時(shí)間內(nèi)遍及人們的衣、食、住、行以及生物、醫(yī)療、環(huán)境、信息、能源、國(guó)防和航空航天等各個(gè)領(lǐng)域。而材料科學(xué)與工程專業(yè)更是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐，是航天、航空、信息、國(guó)防等高新技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)。

　　材料科學(xué)與工程專業(yè)有著豐富的內(nèi)涵，不僅包括金屬、陶瓷等傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(jì)60年代以來(lái)，材料工程技術(shù)的迅猛發(fā)展，推進(jìn)了高技術(shù)產(chǎn)品的智能化與微型化，從而極大地影響著人類的現(xiàn)代生活、社會(huì)結(jié)構(gòu)與文化價(jià)值。新材料與新能源，以及新材料與新能源中的高新技術(shù)的發(fā)展，正在極大地豐富著人類的物質(zhì)與精神生活。

　　材料科學(xué)與工程專業(yè)偏向于用物理或化學(xué)方法研究材料的合成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，材料結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，學(xué)習(xí)材料的改性和成型加工，進(jìn)行功能材料、各種基體的復(fù)合材料、生物材料的學(xué)習(xí)。通過(guò)材料結(jié)構(gòu)顯微分析、近代儀器分析方法、材料的物理性能與力學(xué)性能測(cè)試、材料制備與成型加工工藝等實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)。學(xué)生既可從事材料組成、合成工藝、組織結(jié)構(gòu)與性能之間規(guī)律性的基礎(chǔ)科學(xué)研究工作，又可獨(dú)立承擔(dān)相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的教學(xué)和管理工作。

　　細(xì)探：你方唱罷我登場(chǎng)

　　高考前我偶然看到一篇課外讀物講的是材料科學(xué)。那篇文章把材料說(shuō)得很神奇，把材料應(yīng)用說(shuō)得相當(dāng)廣泛。如生物應(yīng)用材料、納米材料，我們可以拿來(lái)做人關(guān)節(jié)、生物骨，生物調(diào)節(jié)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(dāng)時(shí)看完這篇文章后就決定高考一定報(bào)考材料類專業(yè)，后來(lái)很幸運(yùn)被東北大學(xué)材料與冶金學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)錄取。學(xué)校開(kāi)設(shè)的材料科學(xué)與工程專業(yè)是首批國(guó)家一級(jí)重點(diǎn)學(xué)科，學(xué)校在該專業(yè)上具有相當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)實(shí)力。簡(jiǎn)單地說(shuō)，大學(xué)期間就是學(xué)習(xí)材料的組織與結(jié)構(gòu)、材料的性能與用途、材料的設(shè)計(jì)與制備。

　　材料科學(xué)與工程專業(yè)從名字上聽(tīng)比較枯燥，但學(xué)起來(lái)非常有樂(lè)趣。大一主要學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)、英語(yǔ)、線性代數(shù)、概率等基礎(chǔ)課程，大二、大三才是專業(yè)課，東北大學(xué)的材料科學(xué)與工程專業(yè)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(xué)習(xí)了工程材料學(xué)、材料制備與加工、材料工藝設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、材料的力學(xué)性能等專業(yè)基礎(chǔ)課程后，還有一些如結(jié)構(gòu)材料、功能材料、陶瓷材料以及材料制備、材料設(shè)計(jì)等方向的特色專業(yè)課程需要學(xué)習(xí)。

　　我印象最深的是學(xué)習(xí)生物陶瓷與涂層材料課程時(shí)，老師講到了生物材料應(yīng)用最廣的就是人體整形最常用的填充材料——醫(yī)用硅橡膠高分子材料，諸如人工關(guān)節(jié)、整形填充材料、人工肌腱等。當(dāng)我學(xué)習(xí)復(fù)合材料課程時(shí)才意識(shí)到我天天帶的樹(shù)脂鏡片就是復(fù)合材料，連鏡框也是；現(xiàn)在許多裝飾材料，比如防潮墻體用的是木塑復(fù)合材料，還有垃圾桶用的也是復(fù)合材料，可以防水、防潮、防腐……比如學(xué)習(xí)材料力學(xué)性能課程時(shí)講格里菲斯(Griffith)斷裂理論，我才知道，無(wú)論什么材料內(nèi)部都會(huì)存有裂紋，玻璃結(jié)晶后，由于熱應(yīng)力產(chǎn)生固有的裂紋，陶瓷粉末在壓制燒結(jié)時(shí)也不可避免地殘存裂紋……

　　還記得有一次我們?nèi)ゴ筮B的一個(gè)鋼廠實(shí)習(xí)，時(shí)間雖然只有2周左右，卻學(xué)到相當(dāng)多的知識(shí)，實(shí)踐與理論結(jié)合在一起才能更好地應(yīng)用，實(shí)習(xí)主要是參觀、培訓(xùn)。在沒(méi)有實(shí)習(xí)前，老師講材料腐蝕基礎(chǔ)課程，沒(méi)多大印象，聽(tīng)得也是云里霧里。但到了鋼廠，一下子就把知識(shí)點(diǎn)明晰了。看到表面光潔的鋼鐵零件在潮濕的空氣中過(guò)不了多久就會(huì)生銹，光亮的鋼零件會(huì)變暗或產(chǎn)生銅綠，才明白原來(lái)這就是大氣腐蝕呀。實(shí)習(xí)時(shí)我才理解課本上說(shuō)鋼件脆斷的石墨化現(xiàn)象，鋼件在工作溫度和應(yīng)力長(zhǎng)期作用下，會(huì)使碳化物分解成游離的石墨，使鋼的強(qiáng)度和塑性顯著降低引起鋼件脆斷，而這個(gè)過(guò)程是自發(fā)進(jìn)行的……

　　總之，通過(guò)短期的實(shí)習(xí)，對(duì)機(jī)械與材料冷熱加工有了感性認(rèn)識(shí)，了解了工程系統(tǒng)測(cè)量方面的技術(shù)，為隨后的就業(yè)打下了一定基礎(chǔ)。說(shuō)起就業(yè)，材料科學(xué)與工程專業(yè)由于應(yīng)用廣泛，在眾多領(lǐng)域都有很大前途。我們畢業(yè)后可在航空航天、冶金、機(jī)械、汽車、電子、信息、交通、化工和建筑等工業(yè)企業(yè)及相關(guān)科研單位和高等院校承擔(dān)相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)咨詢和管理等工作。我所認(rèn)識(shí)的師兄、師姐們畢業(yè)后很多都進(jìn)入鋼廠成為技術(shù)骨干，從事材料質(zhì)量控制、性能改善及新材料、新工藝、新技術(shù)開(kāi)發(fā)的工程技術(shù)工作。

　　特色：高校“材料”花開(kāi)千朵

　　市場(chǎng)就是指揮棒，由于社會(huì)需求量大，研究領(lǐng)域不斷拓展，材料專業(yè)無(wú)論在招生還是科研上都發(fā)展很快。由于開(kāi)設(shè)該專業(yè)的院校很多，院校在該專業(yè)的培養(yǎng)方向及特色上自然有所不同。

　　材料科學(xué)是當(dāng)今世界重點(diǎn)發(fā)展的帶頭學(xué)科之一。清華大學(xué)根據(jù)拓寬基礎(chǔ)和專業(yè)面的原則，材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生要用三年左右的時(shí)間系統(tǒng)完成工程技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)和實(shí)踐后，將分別按材料物理、金屬物理、無(wú)機(jī)非金屬材料、復(fù)合材料和電子材料5個(gè)學(xué)科方向深入培養(yǎng)。

　　北京科技大學(xué)的材料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科所覆蓋的學(xué)科均可以追溯到建校初期，開(kāi)設(shè)的材料方面的專業(yè)主要以新材料與新技術(shù)為特色。由于學(xué)院老師承擔(dān)了大量國(guó)家重要科研課題和企業(yè)委托的研究發(fā)展任務(wù)，本科生在校學(xué)習(xí)期間，還可跟導(dǎo)師進(jìn)實(shí)驗(yàn)室做科研。目前，“中國(guó)材料名師講壇”已在學(xué)校舉辦了31講，邀請(qǐng)全世界材料領(lǐng)域權(quán)威專家、學(xué)者到此講座。

　　哈爾濱工業(yè)大學(xué)的材料學(xué)院緊密圍繞國(guó)防尖端技術(shù)發(fā)展需要的新型材料、新型材料的精密和特種加工技術(shù)設(shè)置課程和內(nèi)容，培養(yǎng)國(guó)防尖端技術(shù)發(fā)展所需的優(yōu)秀工程技術(shù)及管理人員。

　　北京化工大學(xué)的材料學(xué)是國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科，高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)是傳統(tǒng)強(qiáng)項(xiàng)，碳基復(fù)合材料、無(wú)機(jī)非金屬材料和金屬材料防護(hù)學(xué)科在全國(guó)具有很高的知名度。

　　還有一些大學(xué)在材料方面的研究水平接近國(guó)際一流，如北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)在先進(jìn)結(jié)構(gòu)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(yù)測(cè)預(yù)防、高分子及復(fù)合材料等研究方向已達(dá)到或接近國(guó)內(nèi)外一流水平。

　　喜歡英語(yǔ)的工科學(xué)子可以選擇上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，它在本科教學(xué)中積極推行“雙語(yǔ)教學(xué)”，而且該學(xué)院是全國(guó)高校中建立最早、在材料研究及應(yīng)用領(lǐng)域成績(jī)卓越的教學(xué)和科研單位之一。據(jù)該校相關(guān)老師介紹說(shuō)，材料科學(xué)與工程專業(yè)本科生就業(yè)情況良好。本科生學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)秀者，有機(jī)會(huì)免試進(jìn)入碩士研究生學(xué)習(xí)階段，也可通過(guò)國(guó)家統(tǒng)一考試，成為本校或其他院校和科研機(jī)構(gòu)的碩士研究生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，材料學(xué)院本科畢業(yè)生中直接攻讀國(guó)內(nèi)碩士學(xué)位的比例平均為30%，申請(qǐng)出國(guó)的約占10%。

　　需要提醒考生，材料科學(xué)與工程專業(yè)要求扎實(shí)的物理、化學(xué)基礎(chǔ)和專業(yè)理論。學(xué)生還可以根據(jù)自身?xiàng)l件進(jìn)一步深造，并在不斷的實(shí)踐過(guò)程中豐富和提升自己的能力。簡(jiǎn)言之，材料科學(xué)與工程是一個(gè)充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇的領(lǐng)域，如果你鐘情并為“它”消得人“憔悴”，通過(guò)辛苦的專業(yè)培養(yǎng)及大量實(shí)踐，相信會(huì)創(chuàng)造一片屬于自己的“材料”領(lǐng)地！