不可小覷的專業(yè)——材料科學與工程

　　?材料科學與工程專業(yè)學科概況及內(nèi)涵
　　一、學科概況
　　材料科學與工程學科是研究各類材料的組成及結(jié)構(gòu)，制備合成及加工，物理及化學特性，使役性能及安全，環(huán)境影響及保護，再制造特性及方法等要素及其相互關(guān)系和制約規(guī)律，并研究材料與構(gòu)件的生產(chǎn)過程及其技術(shù)，制成具有一定使用性能和經(jīng)濟價值的材料及構(gòu)件的學科。
　　當前，材料已與信息、能源并列為國民經(jīng)濟的三大支柱。材料是社會進步的物質(zhì)基礎和先導，是冶金、機械、化工、建筑、信息、能源和航天航空等工業(yè)的支撐。材料作為社會生產(chǎn)生必要的組成部分，早已作為一個統(tǒng)一的范疇進入政治家和產(chǎn)業(yè)界的視野，獨立的材料科學與工程學科也應運而生。
　　隨著社會和科技進步，應用上既要求性能更為優(yōu)異的各類高強、高韌、耐熱、耐磨及耐腐蝕等新型結(jié)構(gòu)材料，也需要各種具有力、光、電、磁、聲及熱等特殊性能及其耦合效應的新型功能材料，同時對材料與環(huán)境的協(xié)調(diào)性等方面的要求也日益提高。生物材料、信息材料、能源　　材料、納米材料、智能材料、極端環(huán)境材料及生態(tài)環(huán)境材料等已逐漸成為材料研究的重要領域。同時，計算機在材料科學中的應用，為深入了解材料成分、制備工藝、組織結(jié)構(gòu)性能的關(guān)系提供了可能，也為材料制備過程組織演變模擬提供了強有力的工具，計算材料和虛擬工程逐步發(fā)展成材料科學與工程的一個重要分支。展望未來，材料科學與工程學科的發(fā)展方向主要包括如下幾個方面：實現(xiàn)微結(jié)構(gòu)不同層次上的材料設計以及在此基礎上的新材料開發(fā)：材料的復合化、低維化、智能化和結(jié)構(gòu)功能一體化設計與制備技術(shù)研發(fā)；材料加工過程的智能化、自動化、集成化、超精密化技術(shù)的開發(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，支撐社會可持續(xù)發(fā)展。
　　二、學科內(nèi)涵
　　材料科學與工程學科屬于工學門類的一級學科，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)過程及其技術(shù)。根據(jù)材料的組成形式，可分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和復合材料；根據(jù)材料的性能特征，又可分為以力學性能為應用基礎的結(jié)構(gòu)材料和以物理及化學性能為應用基礎的功能材料。
　　材料科學與工程學科以數(shù)學、力學、物理學、化學和生物學等基礎科學為基礎，以加工制造等工程學科為服務和支撐對象，是一個理工結(jié)合、多學科交叉的新興學科，其研究領域涉及自然科學、應用科學以及工程學。材料科學與其他工程學科的結(jié)合發(fā)展和相互豐富，充實了人們對自然科學的認識，推動和促進了科學技術(shù)的發(fā)展和進步。
　　材料科學與工程一級學科設有材料物理與化學、材料學、材料加工工程、高分子材料與工程和資源循環(huán)科學與工程5個學科方向。
　　材料科學與工程專業(yè)學科范圍及培養(yǎng)目標
　　材料科學與工程一級學科設有材料物理與化學、材料學、材料加工工程、高分子材料與工程和資源循環(huán)科學與工程5個學科方向。
　　1.材料物理與化學
　　是一門以物理學、化學等自然科學為基礎，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、化學性能之間的關(guān)系的學科。材料物理與化學方向重點基于物理、化學的基本原理，結(jié)合材料科學的前沿研究與發(fā)展動態(tài)，利用先進的理論研究、分析與設計方法和技術(shù)，以及高水平的實驗平臺、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)品及其工程化應用的有效途徑。
　　2.材料學
　　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)系的學科，為材料設計、制備、工藝優(yōu)化和合理使用提供科學依據(jù)。材料學及其發(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學科相關(guān)，而且和提供材料工程技術(shù)的材料加工工程學科有密切關(guān)系。材料學是探討材料普遍規(guī)律、支撐材料加工技術(shù)的一門應用基礎學科。
　　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期要求的各種零部件及成品的應用技術(shù)的學科?，F(xiàn)代材料加工工程學科的內(nèi)涵已超越傳統(tǒng)冷、熱加工的范疇，與材料學、材料物理與化學、機電、自動控制等學科，以及新型高性能材料的研發(fā)有著相互依存和彼此促進的密切聯(lián)系，彰顯其多學科交叉的特征，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、無機非金屬材料、高分子材料和復合材料等，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)。當代材料加工技術(shù)和相關(guān)工程問題包括材料的表面工程、材料的循環(huán)利用、材料加工過程模擬及虛擬生產(chǎn)、加工過程及裝備的自動化、智能化及集成化、材料加工過程的在線檢測與質(zhì)量控制、材料加工的模具和關(guān)鍵設備的設計與改進、再制造快速成形理論與技術(shù)等。
　　材料加工工程理論基礎包括數(shù)學基礎：數(shù)學分析和工程數(shù)學(線性代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計)；物理基礎：大學物理和工程力學；化學基礎：無機化學、有機化學、物理化學；工程基礎：機械制圖、機械設計基礎、電工和電子學基礎；材料科學基礎：金屬學、晶體學、晶體缺陷、擴散和相變理論、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、力學性能及其測試技術(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、膠粘劑和樹脂基復合材料等。高分子材料與工程學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)系的學科，為高分子材料的設計、制造、使用及循環(huán)利用提供科學依據(jù)，為高分子新材料、新工藝、新裝備的開發(fā)提供理論基礎。
　　高分子材料與工程學科以化學、物理、生物、數(shù)學等自然科學和化工、計算機、機械等應用學科為基礎，以高分子化學、高分子物理、高分子材料成型加工及設備、高分子材料表征等為基礎課程。從實驗、計算機模擬和理論三方面，對高分子材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能、工藝進行從分子到宏觀材料的多尺度空間與時間的深入系統(tǒng)研究。
　　高分子材料與工程學科的研究內(nèi)容主要有：材料的合成與改性、結(jié)構(gòu)與性能、響應與功能、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)科學與工程
　　在大材料專業(yè)學習的基礎上，按照學科內(nèi)在聯(lián)系自然延伸，突出與資源、環(huán)境、經(jīng)濟等多學科的交叉與融合，構(gòu)建資源循環(huán)科學與工程的基礎理論和技術(shù)知識體系，著重培養(yǎng)學生對自然資源有限性、不可再生性，以及對生態(tài)環(huán)境影響的認識：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)展的價值觀；掌握產(chǎn)品、材料、過程生態(tài)設計和環(huán)境保護工程一體化專業(yè)技能；熟悉再制造的壽命評估預測理論及表面鍵合/嵌合技術(shù)；再生資源回收利用能力以及資源環(huán)境咨詢、管理與價值評估技能。
　　理論基礎主要包括自然資源的提取生產(chǎn)、加工、利用等過程中涉及的基礎知識及資源環(huán)境經(jīng)濟學(資源循環(huán)過程中涉及的資源、環(huán)境和經(jīng)濟三個子系統(tǒng)耦合而成的復合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及其客觀規(guī)律與調(diào)控等)。

　　?培養(yǎng)目標
　　碩士學位具有一定的創(chuàng)新能力；具備基本的材料科學與工程基礎理論知識和系統(tǒng)的專業(yè)知識，了解本學科的發(fā)展動向，能夠掌握相關(guān)材料研究領域中先進的工藝設備、測試手段及評價技術(shù)；具有從事科學研究工作和技術(shù)工作的能力；能做出具有學術(shù)價值或應用價值的研究成果。

　　?相關(guān)學科
　　數(shù)學、物理學、化學、生物學、生命科學、力學、機械工程、計算機科學與工程、環(huán)境科學與工程、控制科學與工程等。

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