不可小覷的專業(yè)——材料科學(xué)與工程

　　?材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)科概況及內(nèi)涵
　　一、學(xué)科概況
　　材料科學(xué)與工程學(xué)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(xué)特性，使役性能及安全，環(huán)境影響及保護(hù)，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(guò)程及其技術(shù)，制成具有一定使用性能和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的材料及構(gòu)件的學(xué)科。
　　當(dāng)前，材料已與信息、能源并列為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的三大支柱。材料是社會(huì)進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)，是冶金、機(jī)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(huì)生產(chǎn)生必要的組成部分，早已作為一個(gè)統(tǒng)一的范疇進(jìn)入政治家和產(chǎn)業(yè)界的視野，獨(dú)立的材料科學(xué)與工程學(xué)科也應(yīng)運(yùn)而生。
　　隨著社會(huì)和科技進(jìn)步，應(yīng)用上既要求性能更為優(yōu)異的各類高強(qiáng)、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(yīng)的新型功能材料，同時(shí)對(duì)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(lǐng)域。同時(shí)，計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)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(guò)程組織演變模擬提供了強(qiáng)有力的工具，計(jì)算材料和虛擬工程逐步發(fā)展成材料科學(xué)與工程的一個(gè)重要分支。展望未來(lái)，材料科學(xué)與工程學(xué)科的發(fā)展方向主要包括如下幾個(gè)方面：實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)不同層次上的材料設(shè)計(jì)以及在此基礎(chǔ)上的新材料開(kāi)發(fā)：材料的復(fù)合化、低維化、智能化和結(jié)構(gòu)功能一體化設(shè)計(jì)與制備技術(shù)研發(fā)；材料加工過(guò)程的智能化、自動(dòng)化、集成化、超精密化技術(shù)的開(kāi)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(wèn)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(huì)可持續(xù)發(fā)展。
　　二、學(xué)科內(nèi)涵
　　材料科學(xué)與工程學(xué)科屬于工學(xué)門類的一級(jí)學(xué)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(guò)程及其技術(shù)。根據(jù)材料的組成形式，可分為金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料和復(fù)合材料；根據(jù)材料的性能特征，又可分為以力學(xué)性能為應(yīng)用基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)材料和以物理及化學(xué)性能為應(yīng)用基礎(chǔ)的功能材料。
　　材料科學(xué)與工程學(xué)科以數(shù)學(xué)、力學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)為基礎(chǔ)，以加工制造等工程學(xué)科為服務(wù)和支撐對(duì)象，是一個(gè)理工結(jié)合、多學(xué)科交叉的新興學(xué)科，其研究領(lǐng)域涉及自然科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)以及工程學(xué)。材料科學(xué)與其他工程學(xué)科的結(jié)合發(fā)展和相互豐富，充實(shí)了人們對(duì)自然科學(xué)的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)和促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。
　　材料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科設(shè)有材料物理與化學(xué)、材料學(xué)、材料加工工程、高分子材料與工程和資源循環(huán)科學(xué)與工程5個(gè)學(xué)科方向。
　　材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)科范圍及培養(yǎng)目標(biāo)
　　材料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科設(shè)有材料物理與化學(xué)、材料學(xué)、材料加工工程、高分子材料與工程和資源循環(huán)科學(xué)與工程5個(gè)學(xué)科方向。
　　1.材料物理與化學(xué)
　　是一門以物理學(xué)、化學(xué)等自然科學(xué)為基礎(chǔ)，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(xué)性能之間的關(guān)系的學(xué)科。材料物理與化學(xué)方向重點(diǎn)基于物理、化學(xué)的基本原理，結(jié)合材料科學(xué)的前沿研究與發(fā)展動(dòng)態(tài)，利用先進(jìn)的理論研究、分析與設(shè)計(jì)方法和技術(shù)，以及高水平的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、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(xué)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(yīng)用的有效途徑。
　　2.材料學(xué)
　　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(xué)科，為材料設(shè)計(jì)、制備、工藝優(yōu)化和合理使用提供科學(xué)依據(jù)。材料學(xué)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(xué)學(xué)科相關(guān)，而且和提供材料工程技術(shù)的材料加工工程學(xué)科有密切關(guān)系。材料學(xué)是探討材料普遍規(guī)律、支撐材料加工技術(shù)的一門應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)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(yù)期要求的各種零部件及成品的應(yīng)用技術(shù)的學(xué)科。現(xiàn)代材料加工工程學(xué)科的內(nèi)涵已超越傳統(tǒng)冷、熱加工的范疇，與材料學(xué)、材料物理與化學(xué)、機(jī)電、自動(dòng)控制等學(xué)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(jìn)的密切聯(lián)系，彰顯其多學(xué)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(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料和復(fù)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(dāng)代材料加工技術(shù)和相關(guān)工程問(wèn)題包括材料的表面工程、材料的循環(huán)利用、材料加工過(guò)程模擬及虛擬生產(chǎn)、加工過(guò)程及裝備的自動(dòng)化、智能化及集成化、材料加工過(guò)程的在線檢測(cè)與質(zhì)量控制、材料加工的模具和關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計(jì)與改進(jìn)、再制造快速成形理論與技術(shù)等。
　　材料加工工程理論基礎(chǔ)包括數(shù)學(xué)基礎(chǔ)：數(shù)學(xué)分析和工程數(shù)學(xué)(線性代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計(jì))；物理基礎(chǔ)：大學(xué)物理和工程力學(xué)；化學(xué)基礎(chǔ)：無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)；工程基礎(chǔ)：機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、電工和電子學(xué)基礎(chǔ)；材料科學(xué)基礎(chǔ)：金屬學(xué)、晶體學(xué)、晶體缺陷、擴(kuò)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(xué)性能及其測(cè)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(shù)脂基復(fù)合材料等。高分子材料與工程學(xué)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(xué)科，為高分子材料的設(shè)計(jì)、制造、使用及循環(huán)利用提供科學(xué)依據(jù)，為高分子新材料、新工藝、新裝備的開(kāi)發(fā)提供理論基礎(chǔ)。
　　高分子材料與工程學(xué)科以化學(xué)、物理、生物、數(shù)學(xué)等自然科學(xué)和化工、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等應(yīng)用學(xué)科為基礎(chǔ)，以高分子化學(xué)、高分子物理、高分子材料成型加工及設(shè)備、高分子材料表征等為基礎(chǔ)課程。從實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)模擬和理論三方面，對(duì)高分子材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能、工藝進(jìn)行從分子到宏觀材料的多尺度空間與時(shí)間的深入系統(tǒng)研究。
　　高分子材料與工程學(xué)科的研究?jī)?nèi)容主要有：材料的合成與改性、結(jié)構(gòu)與性能、響應(yīng)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(xué)與工程
　　在大材料專業(yè)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，按照學(xué)科內(nèi)在聯(lián)系自然延伸，突出與資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等多學(xué)科的交叉與融合，構(gòu)建資源循環(huán)科學(xué)與工程的基礎(chǔ)理論和技術(shù)知識(shí)體系，著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)自然資源有限性、不可再生性，以及對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的認(rèn)識(shí)：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(jià)值觀；掌握產(chǎn)品、材料、過(guò)程生態(tài)設(shè)計(jì)和環(huán)境保護(hù)工程一體化專業(yè)技能；熟悉再制造的壽命評(píng)估預(yù)測(cè)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(jià)值評(píng)估技能。
　　理論基礎(chǔ)主要包括自然資源的提取生產(chǎn)、加工、利用等過(guò)程中涉及的基礎(chǔ)知識(shí)及資源環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)(資源循環(huán)過(guò)程中涉及的資源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)三個(gè)子系統(tǒng)耦合而成的復(fù)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(biāo)
　　碩士學(xué)位具有一定的創(chuàng)新能力；具備基本的材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)理論知識(shí)和系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)，了解本學(xué)科的發(fā)展動(dòng)向，能夠掌握相關(guān)材料研究領(lǐng)域中先進(jìn)的工藝設(shè)備、測(cè)試手段及評(píng)價(jià)技術(shù)；具有從事科學(xué)研究工作和技術(shù)工作的能力；能做出具有學(xué)術(shù)價(jià)值或應(yīng)用價(jià)值的研究成果。

　　?相關(guān)學(xué)科
　　數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、生命科學(xué)、力學(xué)、機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程、環(huán)境科學(xué)與工程、控制科學(xué)與工程等。

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