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【作者：于教員,編號64997 更新時間：2014-04-08】 材料科學與工程（Material Science and Engineering）是研究材料的結構，性能，加工和應用四個方面的關系的學科。

材料科學與工程是研究材料的微觀結構和宏觀性能之間的關系，并且利用這種關系來設計和改變材料的結構來滿足某種性能的需要。傳統的材料學科之中，這種關系和這種設計主要通過實驗來完成，而隨著計算科學的發展，計算機的模擬和計算正在發揮著原來越重要的作用，可以完成實驗所不能完成的工作，同時大大降低實驗的成本和周期。

材料按照用途分一般分為結構材料和功能材料。結構材料主要利用其力學性能起支撐凝聚作用，而功能材料主要利用其聲、光、電、磁、熱和化學、生物、環境等性能來滿足某種功能需要。

材料按照類別分，主要分為金屬，陶瓷，高分子，復合材料等，一般研究的對象是晶體，但是非晶也是廣泛發展的學科，例如傳統上的玻璃。同時材料加工（模具，鑄造，焊接等）也是材料學科的重要組成部分，并且為人類文明作出了很fundamental的貢獻。廣義上來講，anything is material,但是材料只有在滿足某種性能需要的時候才能稱之為材料。

材料的小專業劃分也可以按照材料物理和材料化學來分，分別側重于物理和化學。

信息、能源和材料是人類文明的三大基石，信息、材料和生物是21世紀最為蓬勃發展的領域。

材料是交叉學科，最相近的基礎學科是物理和化學，也是新興學科，只有百年不到的歷史。如今高校的材料學科大多數都是從冶金學科之中興起和演化，材料之中研究最為成熟的就是鐵碳合金（鋼），以至于材料科學基礎中有大量的篇幅。清華的材料學科分別來自于工程物理系、化工系和機械系。

材料只有在某種需要之下才有作用，材料與信息、能源、生物、環境等的交叉結合是當今研究的熱點。例如碳材料，核材料，鋰離子電池，太陽能電池，超級電容器，熱電材料，介電材料，壓電材料，鐵電材料，多鐵材料，超導材料，半導體材料，生物材料等。還有許多研究是專門用于解決某些關鍵問題的，例如碳碳復合材料（飛機剎車片），葉輪鑄造技術（飛機發動機葉片）等。傳統的材料有玻璃、瓷器，水泥、石墨等。

人類文明常常是用材料來衡量的。例如石器時代，青銅時代，鋼鐵時代和硅時代。如今石墨烯是材料界的明星，不知有沒有可能把人類帶入石墨烯時代。

材料的課程開設主要是數學和化學、物理基礎課程以及機械制圖、物理化學、材料力學，電工電子，金工實習和固體物理、材料科學基礎以及材料的分析和測試的相關課程。材料的實驗主要是制備和測試兩個部分，而測試一般離不開X射線衍射和電子顯微鏡。常用的檢測手段還有拉曼，紅外，AFM，盧瑟福背散射，AES，XPS等，感謝前人做出的卓越的貢獻。

材料科學基礎這門課程主要概述了材料的晶體學、力學變化和擴散、相圖、固態相變等知識。

以上是我在研究生第一年下學期不久時對材料科學與工程的理解，因為對科研接觸的比較少，所以其中還缺少一些真正參與其中的時候的感受，以及成為一流的材料學家所需要的素質和技巧。如果能夠成為Ph.D. candidate,不知道幾年之后回來看，會是如何一種感覺。本來還打算補充上英文版本，如今看來太晚，明日還有要事。等之后有機會吧。