美國材料工程專業(yè)解析

材料科學(xué)，或材料科學(xué)與工程（英文名：Materials Science and Engineering），是一個涉及材料學(xué)、工程學(xué)和化學(xué)等方面的較寬口徑專業(yè)。

該專業(yè)以材料學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)為基礎(chǔ)，主要研究的是材料成分、結(jié)構(gòu)、加工工藝與其性能和應(yīng)用。事實上，人類文明發(fā)展史，就是一部如何更好地利用材料和創(chuàng)造材料的歷史，材料的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，也極大地推動了社會經(jīng)濟的發(fā)展。美國材料科學(xué)與工程專業(yè)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)和納米技術(shù)上，材料科學(xué)在許多大學(xué)被推到了最前沿。它也是工程鑒定和破壞分析中的一個重要組成部分。

是否適合你

如果你喜歡化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)，喜歡研究事物的屬性，喜歡參與各種工程項目，而不是把自己局限 在某一個特殊領(lǐng)域，那你可能會喜歡這個專業(yè)。如果你注重細節(jié)，富于創(chuàng)造力，具有組織能力、量化分析 能力、研究能力、空間思維能力、動手能力、口頭表達能力、寫作能力，那你很適合學(xué)習(xí)這個專業(yè)。

課程設(shè)置

選擇申請美國大學(xué)材料科學(xué)與工程相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，需要在本科階段修過例如高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、物理、計算機基礎(chǔ)等基礎(chǔ)課程，并且還修過例如無機化學(xué)、有機化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、材料科學(xué)概論、材料物理性能、材料力學(xué)等專業(yè)課程。

MSE碩士階段要學(xué)的General通用課程，例如：

Materials Selection材料選擇

Composite Materials 復(fù)合材料

Energy Materials 能源材料

Structure of Materials 結(jié)構(gòu)材料

Materials Design 材料設(shè)計

Process Design 流程設(shè)計

MSE碩士階段要學(xué)的Core核心課程例如：

Analytical and Statistical Thermodynamics of Materials 材料的分析與統(tǒng)計熱力學(xué)

Imperfections in Materials 材料中的缺陷

Physics of Solids 固體物理學(xué)

Symmetry and Mechanical Properties of Materials 材料的對稱性和機械性能

Phase Transformations in Materials 材料中的相變

Phase Transformations in Crystalline Materials 結(jié)晶材料中的相變

Kinetics 動力學(xué)

Computational Materials Science 計算材料科學(xué)

專業(yè)概述

材料可以說是工程上的基礎(chǔ)要素，工程師離開了材料，就猶如巧婦難為無米之炊。因此，在設(shè)計系統(tǒng)時， 其他工程師，如土木工程師、化學(xué)工程師、機械工程師等都要頻繁的和材料工程師合作以選出最適合的材料。除了課堂教學(xué)之外，還有實驗室課程。學(xué)生的口頭表達和寫作 能力非常重要。而且很多材料項目是概念性的，學(xué)生必須學(xué)會把材料三維視覺化并呈現(xiàn)出來。 各大學(xué)的材料工程專業(yè)研究方面會不太一樣，這主要取決于各大學(xué)教授導(dǎo)師的研究方向和專業(yè)特長

主要有以下分支：

1. 金屬材料(MetallicMaterials)

這個是材料領(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。

2. 陶瓷(Ceramics)

比較傳統(tǒng)的方向，研究內(nèi)容主要包括陶瓷材料的制備研究，如粉末冶金法，高溫?zé)Y(jié)法等等，以及陶瓷基復(fù)合材料的組織和性能的關(guān)系，還有一些功能套磁的研究，例如鐵電陶瓷，壓電陶瓷等等。

3. 高分子材料和聚合物(Polymer Materials)

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，和 現(xiàn)代生活息息相關(guān)，尤其是高分子導(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。這個方向的競爭是比較激烈的，申請這個方向的學(xué)生一般來自 高分子材料專業(yè)，還有化學(xué)系和化工系的學(xué)生。

4. 電子，光學(xué)與磁性材料 Optical,Electronic and Magnetic Materials

這個方向主要研究半導(dǎo)體材料和器件，光電子材料和器件，磁性薄膜材料和器件，薄膜的生長，表面和界面的電子特性，微電子加工技術(shù)。是材料領(lǐng)域中競爭最激烈的方向，就業(yè)前景一片大好。

5. 計算材料科學(xué) ComputationalMaterials 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。 

高分子作為一個應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的分支，占據(jù)著常申分支總數(shù)的45%，而傳統(tǒng)的金屬和無機非金屬方向雖然也占據(jù)著一定的比例，但是已經(jīng)比往年有所下降，其他的交叉方向則開始慢慢的增多。當然，具體申請的方向，除了要根據(jù)自己所學(xué)課程之外，還要針對自己的科研或?qū)嵙?xí)經(jīng)歷來確定，相信隨著科技的發(fā)展，納米、生物材料、能源材料等方向的申請人數(shù)也會逐漸增多。

個別學(xué)校介紹：

麻省理工大學(xué)(MIT)

根據(jù)USNEWS排名顯示，MIT的Materials Science and Engineering專業(yè)位列材料工程專業(yè)榜首。作為材料工程專業(yè)的龍頭老大，MIT的MSE涉及到材料領(lǐng)域的各個層面，包括金屬材料(Metal Materials)，制陶術(shù)(Ceramics)，電子材料(Electronic Materials)和生物材料(Biomaterials)等;并且注重將基層結(jié)構(gòu)與材料處理及材料性能相結(jié)合。

申請費：$75

截止日期：12月15日

文書要求：個人陳述，簡歷，3封推薦信

西北大學(xué)(Northwestern University)

西北大學(xué)是世界上第一個建立材料科學(xué)與工程專業(yè)的大學(xué)，建立50多年來，研究成果顯著，得到了國內(nèi)外的一致認可。學(xué)院教學(xué)設(shè)施有很多大型的研究中心，包括材料研究中心(Materials Research Center (MRC or NU-MRSEC))，納米科學(xué)與工程中心(Nanoscale Science and Engineering Center (NU-NSEC)),國際納米科技中心(International Institute for Nanotechnology(IIN))等。涉及領(lǐng)域包括生物材料(Biomaterials)，制陶術(shù)(Ceramics)，復(fù)合材料(Composites)，磁性材料(Magnetic Materials)，材料合成與加工(Materials Synthesis and Processing)以及納米材料(Nanomaterials)等。

申請費：$95

截止日期：7月15

文書要求：個人陳述，簡歷，3封推薦信

2018年USNEWS美國研究生材料工程專業(yè)排名 ：

 Massachusetts Institute of Technology （麻省理工學(xué)院）

 Northwestern University (McCormick) （西北大學(xué)）

 University of California—Sant （加利福尼亞大學(xué)圣塔巴巴拉分校）

 Stanford University （斯坦福大學(xué)） 

 California Institute of Technology （加州理工大學(xué)）

 University of California—Berkeley （加利福尼亞大學(xué)伯克利分校）

 University of Illinois—Urbana-Champaign （伊利諾伊大學(xué)厄本那-香檳分校） 

 Georgia Institute of Technology （喬治亞理工學(xué)院） 

 Cornell University （康奈爾大學(xué) ） 

 University of Michigan—Ann Arbor （密歇根大學(xué)安娜堡分校） 

 Carnegie Mellon University（卡內(nèi)基梅隆大學(xué)） 

 University of Pennsylvania （賓夕法尼亞大學(xué)）  

 Pennsylvania State University—University Park （賓夕法尼亞州立大學(xué)-帕克校區(qū)） 

 Harvard University （哈佛大學(xué)） 

 Purdue University—West Lafayette （普渡大學(xué)西拉法葉） 

 University of Wisconsin—Madison （威斯康星大學(xué)-麥迪遜 ） 

 North Carolina State University （北卡羅來納州立大學(xué) ） 

 University of Florida （佛羅里達大學(xué)） 

 Ohio State University（俄亥俄州立大學(xué)）  

 Columbia University (Fu Foundation) （哥倫比亞大學(xué)） 

 Johns Hopkins University (Whiting) （約翰霍普金斯大學(xué)（Whiting）

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