美國留學材料科學與工程專業全分析

02-27

隨著以中國航天為首的眾多高新技術領域正在蓬勃發展，去美國留學深造工程類專業便成為時下很多學子的首選專業。材料科學與工程就是最近美國研究生申請的熱門專業之一。

本文內容大綱：

1.美國材料科學與工程專業碩士概況

2.美國材料科學與工程專業碩士就業前景

3.美國材料科學與工程專業碩士申請條件及建議

5.美國材料科學與工程碩士重點院校分析

美國材料科學與工程專業碩士概況

材料科學與工程（Materials Science & Engineering）是研究材料製備、結構、性能、加工的學科，材料學是一個交叉學科。

美國材料科學與工程專業涉及物理、化學、生物等，它以材料學、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，並將其應用於材料的合成、製備、結構、性能、應用等方面研究的學科。

美國材料科學與工程專業與電子工程結合，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。它也是工程鑒定和破壞分析中的一個重要組成部分。

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，這裡的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，畢業後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，更側重於實踐。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。

常見的課程設置：

Thermodynamics of materials

Introduction to materials

Kinetics of materials

Physical metallurgy

Processing and properties of ceramics

Composites

Fundamentals of polymers

Polymer processing

Mechanical behavior of solids

Materials engineering design

Materials characterization laboratory

Engineering computational laboratory

Degradation of material

Failure analysis

Phase equilibria

Senior design project

學科分支

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、有機高分子材料和複合材料

按用途分為電子材料、宇航材料、建築材料、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

總體上看，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。

1.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。這個方向比較傳統，競爭不太激烈，要求在國內大學裡有金屬材料的背景。就業方向是在鋼鐵公司、冶金、機械、軍工、航空航天、儀錶等行業的公司。

2.計算材料科學 Computational Materials Science

主要用計算機模擬以及分子動力學的方法進行材料結構、特徵模擬、複雜材料的統計力學、大分子材料理論。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模擬、模擬和納米模型系統、計算機模型、完整的微電子器件裝置。申請人較少，Ph.D.學習難度大，完成學位時間長，一般需要6年的時間，甚至有些課題需要7年，就業一般是去大學任教繼續從事理論方面的研究。　　

3.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，由於陶瓷材料耐高溫、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。主要課程有工程力學、材料科學、工程材料介紹機械製圖、陶瓷材料介紹等。將來就業可以去建設單位、設計院、研究所、建築施工及管理企業、質檢機構。

4.高分子材料 Polymer Materials

主要研究橡膠、塑料、纖維、塗料、膠粘劑和高分子基複合材料以及這些材料的製備、表徵、加工、形貌、特性。主要課程有當代材料、材料選擇、聚合物科學和工程介紹、高分子合成介紹、高分子材料、高分子物理、高分子化學。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，所以研究成果多，申請難度比較大，對於碩士畢業申請Ph.D.的，美國教授主要看重的是研究經歷、論文發表。對於直接從本科畢業申請Ph.D.的，在保持硬體好的條件下，盡量多去參加一些項目和學術交流，為personal statement和Curriculum Vitae積累素材，至於獎學金，Ph.D.的拿獎率大於Master，但是學習時間會比較長，不過這個專業的回報率還是比較高的。就業可以在研究所、設計院、日化公司、汽車、電子電氣、航空航天等企業。

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。這個方向競爭最激烈，由於現在社會朝微電子方向發展，所以就業前景非常樂觀，可以去電子業、研究機構、汽車等行業。

6.新興材料　　

主要包括納米材料、納米複合材料、生物材料、能源材料，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，可以去製藥廠、醫療器材、國防機構等。

美國材料科學與工程專業碩士就業前景

現在的材料科學與工程學科是多學科性的，由於材料的應用越來越廣泛，並滲透到各行業，許多領域都與材料的製備、性質、應用等密切相關，使得材料成為機械、電子、化工、建築、能源、生物、冶金、交通運輸、信息科技等行業的基礎，並與這些相關學科交叉發展。由此，使得材料工程專業就業十分廣泛，可在政府經濟管理部門或建設單位、設計單位、建築施工企業、工程建設監理單位、房地產開發企業、工程諮詢公司、國際工程公司、投資與金融等單位從事工程管理等工作，也可在高等學校或科研機構從事相關專業教學或科研工作。

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，由於材料的應用越來越廣泛，並滲透到各行業，許多領域都與材料的製備、性質、應用等密切相關，使得材料成為機械、電子、化工、建築、能源、生物、冶金、交通運輸、信息科技等行業的基礎，並與這些相關學科交叉發展。

學生畢業後可到高分子材料及高分子複合材料成型加工、高分子合成、化學纖維、新型建築裝飾材料、現代噴塗與包裝材料、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、製造工藝、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後近10年，產業化能力比發達國家落後近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後，急需具有開闊視野，有很強的工程實踐能力，勇於探索，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係。

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，從那裡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、製藥這些行業都是高薪行業，而對於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。

美國材料科學與工程專業碩士申請條件及建議

美國名校的材料科學與工程專業申請過程中,金屬材料和無機非金屬材料屬於傳統意義上的材料學方向,而高分子材料在業界發展十分迅速,申請者數量要較前兩者多,競爭相對激烈。電子信息材料則是目前材料科學中的熱門方向,尤其是半導體等材料發展異常迅猛,在美國和世界各地的就業前景均十分光明,因此申請難度相對來看也是最高的。

硬體要求

GPA達到80，GRE達到300，IBT達到80，可以定位在美國前100的學校；GPA達到85，GRE達到310，IBT達到90以上，可以定位在美國綜合排名前50的學校；如果希望申請TOP30甚至TOP10的學校，GPA需要達到85以上，GRE達到315以上，IBT達到100以上。以上排名均以US NEWS給出的美國大學綜合排名為準。當然，以上的學校劃分是按照通常的理工類專業分數要求給出的一般標準，畢竟還是有一些學校是有自己獨特的錄取要求的。

軟體要求

1.專業背景

專業背景是決定申請材料科學與工程專業成敗的關鍵。美國材料科學與工程專業非常注重申請者之前的本科階段學習過的課程、做過的科研項目及取得的成果。近年來被錄取的新生均具有紮實的數學、物理學、電子學和計算機科學基礎。如果申請者有專業相關的論文發表,特別是在國際期刊上有論文發表,將大大增加被錄取的幾率。

2.相關實習與工作經驗

在研究背景及經歷有所欠缺的情況下,材料科學與工程相關領域內的專業工作經驗能夠起到很大的彌補作用。特別是申請者如果參與或從事過新材料研究設計、材料應用等實際工作,並能提交相應證明,也能獲得名校的青睞。在麻省理工學院、斯坦福大學等名校就讀的材料學研究生中,有60%左右的學生具有在IBM、Intel、波音等世界知名公司的相關領域實習或全職工作的經驗。

申請建議

與其他專業不同,材料科學與工程專業具有很強的實踐性,很多名校都開設了為期1~2年的工程碩士項目,如果申請者未來的計劃是從事應用領域的工作,可以選擇申請這些項目;如果未來的計劃是在大學任教或從事材料學方面的研究工作,那麼材料學博士是理想的選擇。

美國材料科學與工程碩士重點院校分析

1.麻省理工學院

麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)，坐落於美國馬薩諸塞州劍橋市(大波士頓地區) ，是世界著名私立研究型大學，麻省理工學院素以世界頂尖的工程學和計算機科學而享譽世界。其林肯實驗室、計算機科學及人工智慧實驗室、媒體實驗室和斯隆管理學院十分著名。有59位諾貝爾獎得主曾在麻省理工學院學習或工作。

麻省理工學院的材料科學與工程研究在建校初已開始孕育,學院在1865年最早開設的課程中就包含了地質、採礦和冶金等專業的內容。該專業目前在讀研究生200餘人,系內精英雲集,教學和科研實力雄厚。該系共有全職教授41人,其中11人為美國科學院院士,16人為美國工程院院士(其中九人為兩院院士)。

國際學生申請麻省理工學院材料科學與工程系需要提交GRE成績、TOEFL成績(iBT最低要求90分)或IELTS成績(最低要求5.5分)。需要指出的是,材料科學與工程系更偏好IELTS成績。

2.西北大學

西北大學（Northwestern University），是美國著名的高等學府之一，這所私人學府位於伊利諾州的埃文斯頓市，臨近芝加哥。西北大學於1851年創立，是十大聯盟高校之一。

西北大學材料科學與工程系正式成立於20世紀60年代,是世界上第一個獨立研究材料科學的系科。該系目前擁有核心全職教授29人,下設生物材料(Biomaterials)、設計與製造(Design and Manufacturing)、電子材料(Electronic Materials)、金屬與陶瓷材料(Metals & Ceramics)、納米材料(Nanomaterials)、聚合材料(Polymeric Materials)、表面科學(Surface Science)、能源材料(Energy Materials)八個研究方向。

國際學生申請西北大學材料科學與工程系需要提交GRE成績、TOEFL成績(iBT最低要求100分)或IELTS成績(最低要求7.0分)。

3.斯坦福大學

斯坦福大學(Stanford University)，坐落於美國加利福尼亞州斯坦福市，是一所享譽世界頂尖的私立研究型大學。該校培養了眾多高科技產品的領導者及創業精神的人才，這其中就包括惠普、谷歌、雅虎、耐克、羅技電子、特斯拉汽車、Firefox、藝電、太陽微系統、NVIDIA、思科、矽谷圖形及eBay等公司的創辦人，校友涵蓋30名富豪企業家及17名太空員，亦為培養最多美國國會成員的院校之一;斯坦福校友創辦了眾多著名的公司機構，共58名諾貝爾獎得主現或曾於該校學習或工作。

斯坦福大學材料科學與工程系規模較小,目前擁有全職教授19人,設有高級材料特性(Advanced Characterization)、生物材料(Biological Materials)、塊狀晶體生長(Bulk Crystal Growth)、計算材料科學(Computational Materials Science)、電子材料(Electronic Materials)、磁性材料(Magnetic Materials)、能源與環境應用材料(Materials for Energy and Environmental Applications)、材料機械性能(Mechanical Behavior of Materials)、納米成型(Nanopatterning)、光學與光子材料(Optical and Photonic Materials)、有機聚合材料(Organic Polymer Materials)、形狀沉積製造(Shape Deposition Manufacturing)、薄膜沉積(Thin-Film Deposition)13個研究方向。

國際學生申請斯坦福大學材料科學與工程系需要提交GRE成績、TOEFL成績(iBT最低要求89分)。