【指南】美國材料科學(xué)與工程專業(yè)申請及選校攻略

材料科學(xué)與工程(Materials Science and Engineering)是一個多學(xué)科領(lǐng)域，涉及物質(zhì)的性質(zhì)及其在各個科學(xué)和工程領(lǐng)域的應(yīng)用。它是研究材料的制備或加工工藝、材料的微觀結(jié)構(gòu)與材料宏觀性能三者之間的相互關(guān)系的科學(xué)。涉及的理論包括固體物理學(xué)，材料化學(xué)，應(yīng)用物理和化學(xué)，以及化學(xué)工程，機(jī)械工程，土木工程和電機(jī)工程。與電子工程結(jié)合，則衍生出電子材料，與機(jī)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。

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。它也是法醫(yī)工程和失效分析中的一個重要組成部分。

▍學(xué)科分支

材料科學(xué)可按多種方法進(jìn)行分類。每個學(xué)校的研究側(cè)重點也各有不同，下面我們?yōu)榇蠹铱偨Y(jié)一些常見的分支學(xué)科。具體分支，以學(xué)校官網(wǎng)為準(zhǔn)。

? 高分子材料 Polymer Materials

主要研究導(dǎo)橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料以及這些材料的制備、表征、加工、形貌、特性。近些年高分子材料發(fā)展迅速應(yīng)用到生活中的各個領(lǐng)域，高分子材料發(fā)展時間不長，研究成果多，申請難度比較大，專業(yè)的回報率還是比較高的。

高分子材料的應(yīng)用十分廣泛，比方說輪胎、液晶電視、甚至防彈衣、航天飛機(jī)上都能用到高分子材料。值得注意的是：化學(xué)工程專業(yè)下也有高分子方向，化學(xué)背景的學(xué)生有相關(guān)的課程背景也是可以申請材料專業(yè)下高分子方向的。

? 金屬材料 Metallic Materials

金屬材料是最傳統(tǒng)的材料，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，合金中不同成分比例對材料硬度、韌性、拉伸強度的影響?，F(xiàn)在對于金屬材料的研究多與納米材料以及復(fù)合材料相結(jié)合。注意：國內(nèi)冶金材料專業(yè)的學(xué)生比較適合學(xué)習(xí)金屬材料方向或材料加工方向，但是材料加工方向的設(shè)置相對較少。

? 無機(jī)非金屬材料 Ceramic Materials

主要研究水泥、玻璃、光導(dǎo)纖維、非金屬礦、絕緣材料、功能陶瓷如壓電陶瓷，由于陶瓷材料耐高溫、耐磨、硬度大在無機(jī)非金屬材料中應(yīng)用最廣泛。這幾年無機(jī)非金屬材料要比金屬材料發(fā)展迅速，尤其是陶瓷方面競爭比較激烈。

? 計算材料科學(xué) Computational Materials Science

這是一種工程技術(shù)手段，主要用計算機(jī)模擬以及分子動力學(xué)的方法進(jìn)行材料結(jié)構(gòu)、特征模擬、復(fù)雜材料的統(tǒng)計力學(xué)、大分子材料理論。具體研究內(nèi)容例如：電子結(jié)構(gòu)和焊接、原子協(xié)議、電子材料的缺點及微觀結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)和位相轉(zhuǎn)變、光子及電子機(jī)械內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)的反應(yīng)。該方向?qū)τ趯W(xué)生的課程背景(計算機(jī)課程)要求比較嚴(yán)格，且必須要有相關(guān)的項目背景。

? 電子、光學(xué)、磁性材料 Optical、Electronic and Magnetic Materials

主要研究光學(xué)與光譜學(xué)、液晶、聚合物二級管、光電池和光子晶體、半導(dǎo)體材料和裝置、磁存儲器、磁性薄膜及磁性發(fā)電機(jī)裝置、壓電晶體的表面和界面特性。這個方向競爭最激烈，由于現(xiàn)在社會朝微電子方向發(fā)展，所以就業(yè)前景非常樂觀。近年來這個方向申請的人數(shù)逐漸增加，并且光電材料方向在電氣工程下也有設(shè)置，如果學(xué)生的電氣工程背景，課程中有材料相關(guān)課程，且有光電材料方面的項目，可以考慮申請材料專業(yè)。

? 生物材料Biomaterials

主要研究碳納米管的合成及自然材料的特征、無機(jī)材料的合成、有機(jī)和生物材料化學(xué)、材料加工、材料熱力學(xué)、生物應(yīng)用材料、分子細(xì)胞和生物力學(xué)、材料力學(xué)和生物材料、材料成像。在研究過程中也會和仿生學(xué)相結(jié)合，比方說人造骨骼和人造肌肉。

? 納米材料Nano Materials

主要研究量子力學(xué)、材料的機(jī)械性能、納米科學(xué)與工程、端口的納米機(jī)械和納米生物技術(shù)、納米結(jié)構(gòu)材料、納米材料、納米材料的加工。納米材料也是屬于回報率比較高的一個研究方向，但是就業(yè)前景不是十分理想。

? 能源材料Energy Materials

主要研究太陽能電池、能量貯存、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境材料選擇、高級能量轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)、固態(tài)元件和能量轉(zhuǎn)換、材料的能量貯存、能量和材料制定政策、未來能源系統(tǒng)材料。應(yīng)用最為廣泛，也最常見的就是太陽能電池板了。

? 復(fù)合材料Composite materials

復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。

▍美國大學(xué)材料工程排名

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

2. Northwestern University西北大學(xué)

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

4. University of California Santa Barbara加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校

5. University of California Berkeley加州大學(xué)伯克利分校

6. Stanford University斯坦福大學(xué)

6. University of Michigan Ann Arbor密西根大學(xué)-安娜堡分校

8. Georgia Institute of Technology佐治亞理工學(xué)院

8. Penn State University Park賓州州立大學(xué)-University Park Campus

10. University of Florida佛羅里達(dá)大學(xué)

11. California Institute of Technology加州理工學(xué)院

11. Cornell University康乃爾大學(xué)

13. Carnegie Mellon University卡內(nèi)基美隆大學(xué)

13. Purdue University， West Lafayette普渡大學(xué)西拉法葉校區(qū)

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

16. The Ohio State University，Columbus俄亥俄州立大學(xué)哥倫布分校

17. Harvard University哈佛大學(xué)

17. The University of Texas at Austin德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校

17. University of Wisconsin Madison威斯康星大學(xué)麥迪遜分校

20. University of Minnesota Twin Cities明尼蘇達(dá)大學(xué)雙子城分校

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