【专业篇】现代科学技术三大支柱-材料工程专业


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材料工程专业

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凯斯西储大学大二学生Tom:

“材料工程专业非常有趣,对学生的坚韧和注重细节的能力要求很高,机械工程师看的不是如何建造结构,以及力是如何作用在结构上的,而是看内部结构的小部件,以及构成结构的材料。”


01

专业一瞥

材料工程专业的重点是所有工程中使用的材料,陶瓷,金属,聚合物以及这些材料的组合(复合材料)。该专业会学习这些材料的制造,性能和应用原则的严格标准。学生的主要任务就是从各种各样的原料中创造出不同的产品,所以材料的研究几乎是通向所有工程领域和项目的大门。

02

我合适吗?

如果学生喜欢化学,物理和数学,喜欢探索事物的本质,着迷于原子和分子水平上的模拟材料的结构,对于物质的材料非常好奇,例如,计算机的材料,牛奶的盒子,DVD播放器的材料,好奇为什么有些塑料是硬的有些是软的,比较喜欢从事多种工程项目,不愿意局限于某一领域,建议选择材料工程专业。


如果学生注重细节,创造力强,批判性思维能力强,具有数学组织能力,擅长定量分析,空间思维分析,团队合作,善于提出倡议,写作能力强,那么材料工程专业就是不二之选。


03

高中选课建议

如果学生希望在本科期间学习材料工程专业,建议在高中时期选择以下课程:4年英语,4年数学(含预备微积分),4年实验科学(包括化学和物理),3年社会研究,2-3年外语,如果学有余力的话,可以选修一门包括微积分的课程,写作和口语技能的课程在本专业中是必不可少的。


04

这些你知道吗?

学生只要动动手,就可以让“磁性液体”从液体变成固体,还有“记忆金属”(镍,钛),在被弯曲和扭曲后,热风可以让其恢复原来的样子。这些材料的发现和应用的发展是材料工程有趣的部分。



05

专业下设课程

材料介绍

材料热力学

动力学材料

物理冶金学

陶瓷的加工与性能

复合材料

聚合物基础学

聚合物加工

固体材料力学

工程设计

材料表征

实验室工程

计算机实验室材料学

实验失败分析

相平衡

进阶设计工程

06

学习聚焦点

在本科学习期间,学生主要学习以下课程:生物材料学,陶瓷材料学,工艺学,电子材料,金属和合金,纳米材料,高分子材料。


在研究生期间,学生主要学习以下课程:材料加工,微截面建模,智能材料。


07

这门专业具体学什么?

材料是所有工程学科的基础,因为没有材料,工程师就无法工作,在设计系统时,其他工程师(土木,化学,电气,机械)经常与材料工程师合作,选择最合适的材料,材料工程可以在原子水平上完成(如碳纤维制造石墨鱼竿),也可以在宏观水平上完成(如制造电器,汽车和桥梁)。事实上,我们看到的和使用的一切材料,从摩天大楼到笔记本电脑,都是由来自地球的物质构成的。作为材料工程专业的学生,学生需要学习并开发满足特定需求的材料。


课程通常包括数学,通信,计算机科学,自然科学(尤其是化学和物理),人文,社会科学,工程科学和工程设计课程。作为材料工程专业的学生,学生需要研究材料的物理和化学性质,传输现象,材料的强度,以及用于结构和化学表征的工具,可以用微积分来解控制固体方程。在设计课程中,学生会学到设计材料,系统或模具来满足特定的要求。在各种课程中,会用到各种工具(如显微镜和材料组件行为建模的软件)和加工材料的方法(如微重力加工)。


一般来说,材料工程的班级都很小,只有大约20名学生,学生和教职员工之间可以进行密切互动,学生主要通过讲座,演示和实验来学习,学校鼓励学生提高口语和写作能力,因为大部分的主题都是概念性的,所以学生必须学会如何在三维中研究可视化固体材料。


大多数大学的课程要求都是相似的,都侧重于处理,微观结构和性能的固体关系。一些学院可能会强调材料力学,热力学或动力学,其他项目则强调特定的材料,如陶瓷或聚合物。


材料工程专业通常被称为一门科学和工程学科,因为工程材料的大部分科学,(化学和物理)仍在发展中,所以大多数项目的研究生和本科生的比例都很高,大学生有很多机会参与新材料的重要研究,比如碳纳米管。


08

其他相关专业

材料科学

陶瓷科学工程

聚合物/塑料工程

冶金工程

采矿与矿物工程

物理学

化学工程

农业与生物工程

生物技术

制造工程

工业工程

危险材料技术

09

入学前我们应该和学校提出哪些问题?

该专业是否得到了工程技术认证委员会(ABET)的认证?


教职员工从事研究工作吗?


学校有材料科学或工程的研究生课程吗?


本科生是否有机会参与研究,或参加独立研究项目吗?


本科生可以使用什么实验室设施和设备(比如电子显微镜)?



010

未来专业就业方向

应用工程师,生产工程师,冶金师,聚合物工程师,工业研发人员,技术资料撰写员等。


每年只有不到1000名学生获得这一学科的学士学位,由于这个原因,以及该领域的跨学科性质,有各种各样的工作机会,虽然制造业总体上在下降,但从事纳米材料和生物材料的材料工程师的就业增长还是很强劲的,与其他领域相比,工资竞争力很强。


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