【指南】美國材料科學與工程專業申請及選校攻略

材料科學與工程(Materials Science and Engineering)是一個多學科領域，涉及物質的性質及其在各個科學和工程領域的應用。它是研究材料的制備或加工工藝、材料的微觀結構與材料宏觀性能三者之間的相互關系的科學。涉及的理論包括固體物理學，材料化學，應用物理和化學，以及化學工程，機械工程，土木工程和電機工程。與電子工程結合，則衍生出電子材料，與機械結合則衍生出結構材料，與生物學結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和納米技術上，材料科學在許多大學被推到了最前沿。它也是法醫工程和失效分析中的一個重要組成部分。

▍學科分支

材料科學可按多種方法進行分類。每個學校的研究側重點也各有不同，下面我們為大家總結一些常見的分支學科。具體分支，以學校官網為準。

? 高分子材料 Polymer Materials

主要研究導橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復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展迅速應用到生活中的各個領域，高分子材料發展時間不長，研究成果多，申請難度比較大，專業的回報率還是比較高的。

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

? 金屬材料 Metallic Materials

金屬材料是最傳統的材料，如鋼鐵材料、非晶態合金、結構金屬材料、功能金屬，它們的微觀結構對材料力學和物理性能影響，合金中不同成分比例對材料硬度、韌性、拉伸強度的影響。現在對于金屬材料的研究多與納米材料以及復合材料相結合。注意：國內冶金材料專業的學生比較適合學習金屬材料方向或材料加工方向，但是材料加工方向的設置相對較少。

? 無機非金屬材料 Ceramic Materials

主要研究水泥、玻璃、光導纖維、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、硬度大在無機非金屬材料中應用最廣泛。這幾年無機非金屬材料要比金屬材料發展迅速，尤其是陶瓷方面競爭比較激烈。

? 計算材料科學 Computational Materials Science

這是一種工程技術手段，主要用計算機模擬以及分子動力學的方法進行材料結構、特征模擬、復雜材料的統計力學、大分子材料理論。具體研究內容例如：電子結構和焊接、原子協議、電子材料的缺點及微觀結構、結構和位相轉變、光子及電子機械內部和外部結構的反應。該方向對于學生的課程背景(計算機課程)要求比較嚴格，且必須要有相關的項目背景。

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

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

? 生物材料Biomaterials

主要研究碳納米管的合成及自然材料的特征、無機材料的合成、有機和生物材料化學、材料加工、材料熱力學、生物應用材料、分子細胞和生物力學、材料力學和生物材料、材料成像。在研究過程中也會和仿生學相結合，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、材料的機械性能、納米科學與工程、端口的納米機械和納米生物技術、納米結構材料、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、經濟和環境材料選擇、高級能量轉換的基礎、固態元件和能量轉換、材料的能量貯存、能量和材料制定政策、未來能源系統材料。應用最為廣泛，也最常見的就是太陽能電池板了。

? 復合材料Composite materials

復合材料是由兩種或兩種以上不同性質的材料，通過物理或化學的方法，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，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優于原組成材料而滿足各種不同的要求。

▍美國大學材料工程排名

1. Massachusetts Institute of Technology麻省理工學院

2. Northwestern University西北大學

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

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

5. University of California Berkeley加州大學伯克利分校

6. Stanford University斯坦福大學

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

8. Georgia Institute of Technology佐治亞理工學院

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

10. University of Florida佛羅里達大學

11. California Institute of Technology加州理工學院

11. Cornell University康乃爾大學

13. Carnegie Mellon University卡內基美隆大學

13. Purdue University， West Lafayette普渡大學西拉法葉校區

13. University of Pennsylvania賓夕法尼亞大學

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

17. Harvard University哈佛大學

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

17. University of Wisconsin Madison威斯康星大學麥迪遜分校

20. University of Minnesota Twin Cities明尼蘇達大學雙子城分校

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