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专业解析:美国材料专业都有哪些细分的专业方向?附案例!

专业解析:美国材料专业都有哪些细分的专业方向?附案例! 武汉立思辰留学
2021-11-17
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导读:材料科学有着广泛的应用前景,因此被国际学术界誉为21世纪最有前途的学科。


材料科学,这个专业涉及的理论包括固体物理学、材料化学、应用物理和化学以及化学工程、机械工程、土木工程和电机工程。与电子工程结合,则衍生出电子材料,与机械结合则衍生出结构材料,与生物学结合则衍生出生物材料等等。


随着近年来媒体将注意力大量集中在纳米科学上,材料科学在科学与工程学领域越来越广为人知。它也是鉴识科学和破坏分析中的一个重要组成部分,以后者为例,它是分析各种飞航意外的关键。今日许多科技上的问题受限于材料能够容许的极限,也因此,在此领域的突破在未来科技具有指标性的影响。


材料科学有着广泛的应用前景,因此被国际学术界誉为21世纪最有前途的学科。


专业方向


材料科学可按多种方法进行分类。每个学校的研究侧重点也各有不同,下面我们为大家介绍几个常见的分支学科。具体分支方向及研究内容请到申请学校官网查询。


以下是材料学常见的一些研究方向:


金属材料

Metallic Materials


材料领域最古老最传统的方向,主要学习包括金属和以金属为基的合金,如铁材料、非晶态合金、结构金属材料、功能金属,它们的微观结构对材料力学和物理性能影响,合金中不同成份比例对材料硬度、韧性、拉伸强度的影响。


高分子材料和聚合物

Polymer


高分子材料是当今世界发展最迅速的产业之一,高分子材料已广泛应用到电子信息、生物医药、航天航空、汽车工业、包装、建筑等各个领域。


研究内容包括活性聚合、新材料的合成与开发、聚合物结构与性能、反应性加工、先进复合材料及应用、超细材料及纳米材料、生物材料、新型功能材料、化学建材和化学纤维等。

     

电子,光学和磁性材料

Optical、Electronic and Magnetic Materials


主要研究光学与光谱学、液晶、聚合物二级管、光电池和光子晶体、半导体材料和装置、磁存储器、磁性薄膜及磁性发电机装置、压电晶体的表面和界面特性。


主要课程有量子力学、材料化学、势力学及阶段均衡、结构固定的缺点、材料的机械性能、电子学、热力学、非结晶固定、高分子物理、材料成像、电子电磁材料。


该专业在很多学校都是在EE下面,作为materials Science 与EE 的交叉学科,所以光电和磁学物理的同学可以直接申请。


计算材料科学

Computational Materials Science


交叉学科,是一门正在快速发展的新兴学科,是关于材料组成、结构、性能、服役性能的计算机模拟与设计的学科。这个领域主要是理论研究,申请的人比较少,竞争不激烈。


这个领域PhD学习难度比较大,完成学位的时间比较长,最短也要5年,一般都是6年。就业前景一般,职位一般集中于美国几个大型的国家实验室,如:橡树岭(Oak Ridge)国家实验室等。


无机非金属材料

Ceramic Materials


无机非金属材料是三大基础材料之一,包括结构陶瓷、功能陶瓷、日用陶瓷,耐火材料、玻璃、水泥等。


研究内容主要包括固体电解质材料的制备,结构和性能研究;结构陶瓷的制备,组织结构和性能的研究;磁性材料、电性材料、压电陶瓷、半导体陶瓷等功能材料的制备和研究;古陶瓷和日用陶瓷的研究和开发;高温陶瓷、耐火材料的制备和开发等。


该专业方向比金属材料难申请。


近几年,陶瓷领域的发展比金属材料要迅速很多,例如,高温超导陶瓷材料的发现对经济产生了比较大的影响,目前在这个领域的研究非常活跃。因此这个申请方向比金属材料竞争激烈,将来就业主要是在科研机构搞研究。


纳米材料

Nanometer Materials


纳米科技的内容包含纳米材料学、纳米电子学、纳米生物学、纳米机械学、纳米加工学、纳米光子学、纳米检测与表征。


而纳米材料与技术又是这些分支学科的共同交点,是纳米科技的核心和基础。


通常纳米材料与半导体材料相关,与EE高度重合,申请这个方向的同学可以去关注学校的EE 方向是否有相关的分支。


生物材料

Biomaterials 


主要研究碳纳米管的合成及自然材料的特征、无机材料的合成、有机和生物材料化学、材料加工、材料热力学、生物应用材料、分子细胞和生物力学、材料力学和生物材料、材料成像。


在研究过程中也会和仿生学相结合,比方说人造骨骼和人造肌肉。


能源材料

Energy Materials


主要研究太阳能电池、能量贮存、经济和环境材料选择、高级能量转换的基础、固态元件和能量转换、材料的能量贮存、能量和材料制定政策、未来能源系统材料。


应用最为广泛,也最常见的就是太阳能电池板了。


复合材料

Composite materials 


复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。


各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。


就业去向


1. 工程塑料行业的公司:比如在上海有杰仕杰、普利特、广州有LG化学。

2. 较大的跨国公司,如电器公司、电子公司、玩具公司、汽车制造行业。

3. 橡胶行业选择面较窄,主要为轮胎厂或者轮胎配件公司,但是国内公司较少,利润也较低,不建议作为全职工作。

4. 石油行业也是材料专业学生不错的就业选择,国内外分别有中石油、中石化等,跨国企业有美孚、BP等。


录取案例


学生背景


本科背景:武汉理工大学材料物理

GPA:3.75

TOEFL:95

GRE:326

软实力:校重点实验室科研+获得奖学金3次


录取院校


加州洛杉矶大学(专业排名21名)

弗罗里达大学 (专业排名18名)

加州圣地亚哥大学(专业排名24名)




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