材料科学与工程是一个充满挑战和机遇的领域,如果你钟情并为“它”消得人“憔悴”,通过辛苦的专业培养及大量实践,相信会创造一片属于自己的“材料”领地!
黄金军团的“金刚钻”
还记得《哈利·波特》中哈利从父亲手中接过的那件隐身衣吗?只要穿上它,就可以把自己完全隐身。虽然这只是电影里面的情节,但目前英国和美国的科学家表明:他们可以研制出一些制造隐身衣的特殊材料。而制作隐身衣的关键在于可以反射光线和任何种类的电磁辐射的材料。参加这项研究工作的相关人员介绍说:“这种超材料不像电影《哈利·波特》中制造的隐身衣具有超强的功能,这种超材料由金属构成,非常容易破碎。”虽然科学家明确表示,要研究这种材料是一个巨大挑战,但也让我们看到了人们在材料领域的不断创新。
目前,我们已身处一个材料的世界。就拿2008年北京奥运会来说,许多运动员手拿的球拍都是镍钛金属球拍,富有强度和韧性。日常生活中还有很多新材料的应用,比如大家熟悉的防晒霜,这是典型的有纳米材料添加的商品。还有原子弹、航天飞机、防弹背心甚至科幻小说中的“太空升降机”都与材料科学有密切联系。
可以这么说,新材料的研发水平及产业化规模已成为衡量一个国家经济发展、科技进步和国防实力的重要标志。我国第一颗氢弹的爆炸成功、第一艘核潜艇的胜利下水、第一艘软着落卫星顺利返回地面、首次向太平洋海域成功发射的运载火箭以及我们成功发射神舟系列宇宙飞船都离不开材料的功劳。无论是传统行业还是新兴的电子信息制造业、生态环境材料、航空航天材料等都离不开新材料的衍生产品,材料人才的牛市走势,让材料科学与工程专业再次进入了人们的视野。
需求:“材料”呼叫人才
在21世纪,材料科学技术是国民经济发展的重要支撑,是航天、航空、信息、国防等高新技术进步的基础。国内支柱产业及高技术产业发展对新材料的需求不断扩大,机械制造业、电子信息制造业、汽车工业、建筑业等支柱产业的快速发展对原材料在质量、性能与数量等方面都提出了更高的要求。高新技术产业将带动新材料需求的增加,特别是电子信息材料以每年20%至30%的速度增长,生物医用材料以约20%的速度递增。此外新型能源材料、生态环境材料、航空航天材料等新材料的需求将随着社会经济的发展而迅速增加;复合材料的需求将有较大幅度的增加,特别是树脂基的复合材料。
材料行业的迅速发展急需大量人才。目前据相关专家分析,我国在材料成型设计方面缺乏的人才在20万到30万之间,并且呈逐年递增趋势,特别是材料科学与工程专业已经成了“抢手货”。目前我国整个材料行业都缺少高精尖人才,我国材料行业的人才缺失问题已经成了众多企业发展的桎梏。据广东一家科技产业公司的技术总监介绍,该公司主要从事碳化硼、碳化硅等产品的研发,急需材料人才。
材料科学与工程专业在这几年因市场对人才的需求已成为高校里炙手可热的专业之一。到目前为止,我国设有材料类专业的高校有约近400多所,而大多数高校在材料科学与工程专业的培养上各具特色,那么要成为一名合格的材料科学与工程人员究竟要具备哪些知识?而大学的课程安排又是怎样的呢?别急,让我们接着往下看。
初识:除却巫山不是云
所有的制造业都离不开材料,而材料类专业则是专门研究制作材料的,可谓工科专业中“基础的基础”。科学技术的发展对材料提出新的要求,促进了材料科学的形成。材料科学在短时间内遍及人们的衣、食、住、行以及生物、医疗、环境、信息、能源、国防和航空航天等各个领域。而材料科学与工程专业更是国民经济发展的重要支撑,是航天、航空、信息、国防等高新技术进步的基础。
材料科学与工程专业有着丰富的内涵,不仅包括金属、陶瓷等传统的结构材料,而且包含了具有众多特殊性能和用途的功能材料。20世纪60年代以来,材料工程技术的迅猛发展,推进了高技术产品的智能化与微型化,从而极大地影响着人类的现代生活、社会结构与文化价值。新材料与新能源,以及新材料与新能源中的高新技术的发展,正在极大地丰富着人类的物质与精神生活。
材料科学与工程专业偏向于用物理或化学方法研究材料的合成、结构与性质,材料结构与性质之间的关系,学习材料的改性和成型加工,进行功能材料、各种基体的复合材料、生物材料的学习。通过材料结构显微分析、近代仪器分析方法、材料的物理性能与力学性能测试、材料制备与成型加工工艺等实验培养。学生既可从事材料组成、合成工艺、组织结构与性能之间规律性的基础科学研究工作,又可独立承担相关专业领域内的教学和管理工作。
学习生物陶瓷与涂层材料课程时,老师讲到了生物材料应用最广的就是人体整形最常用的填充材料——医用硅橡胶高分子材料,诸如人工关节、整形填充材料、人工肌腱等。当我学习复合材料课程时才意识到我天天带的树脂镜片就是复合材料,连镜框也是;现在许多装饰材料,比如防潮墙体用的是木塑复合材料,还有垃圾桶用的也是复合材料,可以防水、防潮、防腐……比如学习材料力学性能课程时讲格里菲斯(Griffith)断裂理论,我才知道,无论什么材料内部都会存有裂纹,玻璃结晶后,由于热应力产生固有的裂纹,陶瓷粉末在压制烧结时也不可避免地残存裂纹……