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            美國研究生材料科學與工程專業申請解析

            2019-10-16 11:33:00
            兆龍留學
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            近年來,伴隨著新能源及節能環保、航空航天等高科技的領域的飛速發展,材料科學與工程專業成為理科生出國留學申請的熱門。對于去美國留學讀材料科學與工程專業的學生來講,美國材料科學與工程碩士分哪些研究方向呢?今天,兆龍留學美國部老師Laurel Liu就帶大家了解一下美國研究生材料科學與工程專業的基本情況吧~

            一、材料科學與工程專業介紹

            材料科學與工程專業是以材料學、化學、物理學為基礎,系統學習材料科學與工程專業的基礎理論和實驗技能,并將其應用于材料的合成、制備、結構、性能、應用等方面研究的學科。該專業培養具備包括金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料等材料領域的科學與工程方面較寬的基礎知識,能在各種材料的制備、加工成型、材料結構與性能等領域從事科學研究與教學、技術開發、工藝和設備設計、技術改造及經營管理等方面工作,適應經濟發展的高層次、高素質全面發展的科學研究與工程技術人才。材料其實是一門高度交叉的學科,所涉及的理論包括固體物理學,材料化學,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。

            材料學是一門對材料深入探究的學科,你會學到材料的結構和屬性,以及他們之間的關系;你會了解是什么控制和影響材料的內部結構,以及改變它們的過程。你會學習到為何材料會是這樣的是一個研究方向,材料是如何處理的則是另一個研究方向;同樣你需要學習如何制造新的材料,以及現有的材料的多種用途,學習大量的物理和化學知識,還有繁多的實驗室工作。你要明白如何把數學應用到專業學習中,并用你新學到的技能來解決大量的問題。通信技術、計算機工業和生物技術只是眾多行業中需要材料科學家和工程師中的一些。通過該專業的學習,你會精于鑒別、定性、生產、設計和處理許多我們日常生活中使用的材料。康奈爾大學建議我們生活在“材料時代”,所以你的專業學習會引領你找到一份不錯的工作。

            二、材料科學的分支方向

            材料科學可按多種方法進行分類:

            ? 按物理化學屬性分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和復合材料

            ? 按用途分為電子材料、宇航材料、建筑材料、能源材料、生物材料

            ? 實際應用中又常分為結構材料和功能材料

            1.金屬材料

            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,主要研究它們的微觀結構對材料力學和物理性能影響,合金中不同成份比例對材料硬度、韌性、拉伸強度的影響。主要課程有當代材料、材料科學和工程介紹、金屬處理、粉末冶金、腐蝕與防護等。

            2.無機非金屬材料

            無機非金屬材料是三大基礎材料之一,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等。由于陶瓷材料耐高溫、耐磨、硬度大,因此在無機非金屬材料中應用最廣泛。

            3.計算材料科學

            主要是利用 Monte Carlo 模擬以及分子動力學的方法進行材料結構,特性的模擬和理論計算,材料熱力學和動力學過程的模擬,超大大分子材料的理論計算,復雜材料的統計力學計算等等。主要是理論方面的研究,需要有數學、線性代數、統計學的背景。課程設置有材料原理、混亂和損壞理論、量子力學與分子動態仿真、仿真和納米模型系統、計算機模型、完整的微電子器件裝置。

            4.高分子材料

            研究內容包括生物材料,導電高分子材料,生物高分子材料,自組織生物材料,水溶膠以及高分子材料的制備以及高分子材料加工-形貌-特性的關系的研究。

            5.電子、光學、磁性材料

            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。主要課程有量子力學、材料化學、勢力學及階段均衡、結構固定的缺點、材料的機械性能、電子學、熱力學、非結晶固定、高分子物理、材料成像、電子電磁材料。

            6.材料科學發展的新興方向

            最近十幾年,材料科學的發展具有高度交叉的特點,很多從事材料研究的學者都來自物理,化學,生物,電子工程等不同的背景。目前最尖端的材料研究領域是納米材料、納米復合材料、生物材料、能源材料等等。這些材料都是最近幾年開始迅猛發展,申請難度比較大,需要申請者有很好的物理、生物、化學背景,但是就業非常好,可以去制藥廠、醫療器材、國防機構等。

            總體上看,兆龍留學劉老師表示一般偏理論和傳統的學科是比較好申請的,應用方面、新興熱門是比較難申請的,比如金屬材料、材料計算科學相對來說比較好申請,而無機非金屬材料、電子、光學材料、高分子材料是比較難申請的。

            三、學位設置:

            在美國大學中,材料科學與工程專業一般是在工程學院下,有獨立的 Department。之前說過其學位設置每個學校會有所不同,大體可以分為兩種情況:一是 只開設MS 和PHD 學位,這里的 MS學位通常是針對就業的 Professional 學位;另一種則是開設有常規的 MS, MEng 和 PHD 學位,MS 通常是兩年,以授課為主,側重學術,畢業后可以選擇就業也可繼續攻讀PHD 學位;而 MEng則是一年,主要針對就業,更側重于實踐。兆龍留學劉老師提醒大家值得注意的是,有不少學校只對國際生開設PHD 課程,即使有MS 學位的開設,招收國際學生的數量很少。

            四、選校策略:

            學校所在的地理位置對于將來的實習和就業有著非凡的意義。因此,在選校時,一定要格外關注學校的地理位置,周邊的產業分布。大城市就業機會多,這是一個不爭的事實。除此之外,對于大部分材料專業的學生來講,還要考慮其專業分支方向的選擇,不同的分支研究可進入的就業領域也是有區別的。譬如,選擇生物醫學材料方向的畢業生,主要是進入醫院或是制藥廠做研究,因此東北部地區特別是新澤西州眾多的制藥公司就是一個很好的選擇;選擇金屬等傳統材料方向的畢業生,大部分會進入重工業領域,對于五大湖地區特別是匹茲堡這樣的傳統工業區是比較匹配的;而選擇新興納米材料、能源材料以及半導體等方向的研究,加州會是不錯的選擇。

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            五、學校特點

            除了地理位置的考慮,學校的自身特點和研究特色也是申請者需要重點考慮的因素。美國有材料科學的大學分別有自己不同的特點,從名稱上看都叫材料科學與工程,但實際上不同的學校研究的方向和側重點有很大的差別,不同學術背景的申請者應該選擇適合自己的學校申請。下面是對美國開設材料科學與工程的學校進行分類說明:

            1. 綜合材料類:

            這類學校是指上述所有領域的研究方向全部包括,這些學校的綜合排名和專業排名都非常高,因此申請難度比較大:University of Illinois-Urbana Champaign, University of California at Berkley, MIT, Northwestern University, Pennsylvania State University, Georgia Institute of Technology,Cornell University.

            2. 偏重金屬材料方向的學校:

            這類學校的材料科學與工程系主要偏重粉末冶金,凝固與鑄造,合金相變,磁性材料的性能與制備,材料的力學性能等。這類學校適合那些從事傳統金屬材料學習和研究的申請者。

            這類學校主要有:University of Tennessee, Michigan Tech, New Mexico Institute of Mines and Tech, University of Connecticut,University of Missouri-Rolla, Purdue University, Case Western Reserve University, Michigan State University, Auburn University, Worcester Polytechnic Institute.

            3. 偏重于高分子類材料的學校:

            這類學校適合那些在中國從事高分子材料或者化學、化工背景 的 申 請 者。University of Virginia, University of Delaware,University of California-Davis, Clemson University,SUNY-Stony Brook..

            4. 高度交叉類的學校:

            偏重于新興納米材料,半導體材料,納米光電子材料的學校。這類學校材料系研究的都是非常前沿的課題,他們的課題和教授都和其他的院系有非常緊密的聯系,充分體現了當前材料研究的高

            度交叉性:Princeton University 專門有普林斯頓材料研究院 PRISM,主要從事納米光電子,納米量子材料器件的研究,申請者不僅要有扎實的材料基礎,同時還必須有非常強的物理電子學背景,申請的難度很大。University of California-San Diego 這個學校的材料系是不同的院系組合起來的,沒有專門的材料系的 faculty,幾乎所有的項目都來自不同的院系。這樣的材料系適合具有物理,化學,電子工程等專業背景,并偏重材料研究的申請者,對于專門學習材料專業的申請者不是非常合適。Columbia University 材料系是固體物理系和地質科學與采礦系共同組建的,主要從事半導體材料的研究,偏重于從固體物理的角度研究材料的特性,因此比較適合物理背景的申請者。材料系的申請者物理基礎比較單薄,申請比較困難。

            六、就業前景

            隨著材料工程技術的迅猛發展,材料已經不僅在種類上得到拓展,而且在包括光、聲、電、磁、力、超導,以及超強、超硬、耐高溫等機能與性能上獲得極大的擴展與深度發掘。此類新材料的出現,推進了高技術產品的智能化與微型化,從而極大地影響著人類的現代生活、社會結構與文化價值。新材料與新能源,以及新材料與新能源中的高新技術的發展,正在極大地豐富著人類的物質與精神生活。現在的材料科學與工程學科是多學科性的,由于材料的應用越來越廣泛,并滲透到各行業,許多領域都與材料的制備、性質、應用等密切相關,使得材料成為機械、電子、化工、建筑、能源、生物、冶金、交通運輸、信息科技等行業的基礎,并與這些相關學科交叉發展。

            學生畢業后可到高分子材料及高分子復合材料成型加工、高分子合成、化學纖維、新型建筑裝飾材料、現代噴涂與包裝材料、汽車、家用電器、電子電氣、航空航天等企業從事設計、新產品開發、生產管理、市場經營及貿易部門工作,也可以到高等學校、科研單位從事科學研究與教學工作,還可以到政府部門從事行政管理、質量監督等工作。

            我國新興材料起步較晚,但近年來發展很快,呈逐年上升的趨勢,與世界發達國家水平相比,我國高分子材料的品種、產量、制造工藝、技術水平和人均消耗量均存在非常大的差距,研究能力比發達國家落后近 10 年,產業化能力比發達國家落后近 20 年。由此可見,我國材料產業的研究力量和技術水平都還比較落后,急需具有開闊視野,有很強的工程實踐能力,勇于探索,具有吃苦耐勞精神,有創新思維、創新能力高素質人才。從我國材料發展可以看出,材料科學與工程發展過程正遵循著從寬廣到細分,又從細分到綜合的科學發展普遍規律,也體現了社會需求與材料科學與工程學科專業結構、人才素質之間的相互作用關系。

            由此可見,在國際化日漸深入的今天,社會一定是需要那些掌握高端技術的人才,所以留學成了最好的選擇。美國的大學擁有世界上最先進的技術,最高端的實驗設備,從那里可以學到的技術一定是未來社會所需要的。畢業可以在電子、汽車、制藥這些行業都是高薪行業,而對于希望繼續從事這方面研究的人可以進入高校任教或者科研機構。

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