专业介绍：

材料科学与工程(Materials Science and Engineering)是一个多学科领域，涉及材料的获得、质量的改进、使材料成为人们可用的器件或构件的生产工艺、制造技术、工程 规划、工程设计、技术经济管理等工程知识，并与冶金工程、 机械工程、控制工程、 电气工程、电子与信息工程、计算机技术、 工业设计工程、化学工程、 生物医学工程等学科密切相关。它是研究材料的制备或加工工艺、材料的微观结构与材料宏观性能三者之间的相互关系的科学。涉及的理论包括固体物理学，材料化学，应用物理和化学，以及化学工程，机械工程，土木工程和电机工程。与电子工程结合，则衍生出电子材料，与机械结合则衍生出结构材料，与生物学结合则衍生出生物材料等等。随着近年来媒体将注意力大量集中在纳米科学和纳米技术上，材料科学在许多大学被推到了最前沿。它也是工程鉴定和破坏分析中的一个重要组成部分。

专业分支、课程介绍及就业方向：

材料科学与工程专业领域的专业分支主要有以下十方面：

1）专业分支：金属材料 Metallic Materials

课程介绍：当代材料、材料科学和工程介绍、工程材料介绍、材料设计、金属处理、材料选择、材料连接、材料结构、金属材料与热处理、金属压力加工、粉末冶金、复合材料、腐蚀与防护、铸造、塑性成形工艺及设备、物理冶金学、焊接与连接加工、制造工艺

分支方向：钢铁材料、金属化合物、非晶态合金、有色金属、结构金属材料和功能金属材料

就业方向：钢铁公司、冶金、机械、电子、化工、军工、航空航天、仪表等行业的公司、厂矿、科研设计单位。这个领域是材料领域最古老最传统的方向，竞争不是很激烈，将来的就业范围基本上就是金属材料的科研领域，社会上的实用性比较差，就业前景不太好。

背景要求：材料、化学、化工、机械、生物

2）专业分支：无机非金属材料Ceramic Materials

课程介绍：机械制图、工程力学、工程热力学、流体力学、传热学、工程材料与机械制造基础、电工电子学、热工设备、热能转换利用、当代材料、材料科学和工程介绍、工程材料介绍、材料设计、材料选择、材料结构、陶瓷材料介绍

分支方向：水泥、玻璃、光导纤维 、陶瓷、非金属矿、绝缘材料、磁性材料、光学材料

就业方向：建设单位、设计院、研究所、材料公司、建筑施工及管理企业、质检机构、电子公司。这个专业方向也属于比较传统的方向，但比金属材料竞争激烈，不过申请的人数不是很多，将来就业的前景比金属材料要好，不仅可以在科研机构搞研究，而且某些陶瓷材料比如高温超导材料已经实现了产业化，就业的前景还是比较好的。

背景要求：材料、化学、化工、机械、生物

3）专业分支：高分子材料 Polymer/Organic Materials

课程介绍：当代材料、材料科学和工程介绍、工程材料介绍、材料设计、材料选择、聚合物科学和工程介绍、高分子合成介绍、高分子材料、高分子物理、高分子化学、材料结构、材料的张量结构与对称性能

分支方向：生物材料、导电高分子材料、生物高分子材料、自组织生物材料、水溶胶以及高分子材料、橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料

就业方向：研究所、设计院、日化公司、汽车、电器、电子电气、航空航天等企业、贸易部门、政府部门。最近几年高分子材料的发展非常迅速，有很多美国大学都在高分子的研究领域投入了巨大的科研力量。高分子的兴起才几十年，研究成果层出不穷，高分子导电，软光刻技术的发展对电子工业的发展起到了巨大的推动作用。因此这个方向的竞争是比较激烈的，就业前景也是比较好的。

背景要求：材料、化学、化工、机械、生物

4）专业分支：电子，光学与磁性材料 Optical, Electronic and Magnetic Materials

课程介绍： 量子力学、材料化学、固体的原子协议、势力学及阶段均衡、固体中的波和衍射、结果固定的缺点、材料的机械性能、电子学和固定的光学性能、有机和生物材料、材料的结构、材料缺点、热力学、材料中的扩散 、无机半导体的刃面、非结晶固定、高分子物理、材料成像、电子电磁材料和装置、电子材料设计、电磁材料

分支方向： AC和DC电子传输测量、扫描隧道显微镜法、光学与光谱学、利用光子技术进行材料加工、视觉THZ转换、探测器和调节器、聚合物二级管、光电池和光子晶体、半导体材料和装置、磁存储器及应用于生物领域的磁学、磁性薄膜及磁性发电机装置

就业方向：工业生产、研究机构、化工、医疗单位、电子业、机械器材。这个研究方向是材料领域中竞争最激烈的方向，它和电子产业的发展有非常密切的关系，目前半导体领域的技术更新非常迅速，半导体芯片的发展非常迅速，每年以20%至30%的速度增长，这个研究方向是半导体芯片制造的重要基础。因此未来的就业前景是非常乐观的。

背景要求：材料、化学、化工、机械、生物

5）专业分支：计算材料 Computational Materials Science

课程介绍：材料原理、混乱和损坏理论、量子力学与分子动态仿真、仿真和纳米模型系统、计算机模型、完整的微电子器件装置

分支方向：电子结构和焊接、原子协议、电子材料的缺点及微观结构、结构和位相转变、光子及电子机械内部和外部结构的反应

就业方向：电子业、工业、医疗器材业。这个领域主要是理论研究，申请的人比较少，竞争不激烈。这个领域PhD学习难度比较大，完成学位的时间比较长，最短也要5年，一般都是6年。就业前景很差。

背景要求：数学、物理、生物、经济

6）专业分支：纳米材料Nanotubes and Nanowires

课程介绍：量子力学、材料的机械性能、纳米科学与工程、端口的纳米机械和纳米生物技术、纳米结构材料、纳米材料、纳米材料的加工

分支方向：纳米管、纳米线、生物分子、植物或动物体内的薄膜、聚合体药物的合成、纳米晶体合成、纳米结构的生物模板、原子处理、纳米晶体的相位分离

就业方向：制造业、化工业。这领域为新兴的高尖技术领域研究方向，最近几年迅猛发展，申请难度比较大，但是就业前景非常好，发展前途广阔。

背景要求：材料、化学、化工、机械、生物

7）专业分支：生物材料Biomaterials

课程介绍：碳纳米管的合成及自然材料的特征、无机材料的合成、有机和生物材料化学、材料加工、材料热力学、生物应用材料、分子细胞和生物力学、材料力学和生物材料、材料成像

分支方向：电池电解、生物传感器、organic LEDs、蛋白质和组织工程、动物或植皮物薄膜过滤、可再利用的修复技术、再吸收及植入技术、药物传递装置、

就业方向：生物制造业、医疗器材、能源。生物医用材料需求每年以约20%的速度递增，竞争激烈，就业前景非常好，发展前途广阔。

背景要求：生物、材料、化学、化工、生物医学工程

8）专业分支：能源Energy

课程介绍：太阳能电池、能量贮存、经济和环境材料选择、高级能量转换的基础、固态元件和能量转换、材料的能量贮存、能量和材料制定政策、未来能源系统材料、

分支方向：燃料电池、环境退化、氢贮存、太阳能电池、纳米材料锂电池、有机无机纳米结构硒电池、晶体电解液、气候和能源工程、水爆裂、

就业方向：研究所、科研设计机构、国防部门、航空航天、环保单位。随着能源的开发和革新，这领域对高端人才的需求也迅猛发展，就业前景非常好，发展前途广阔。

背景要求：材料、化学、化工、机械、生物

9）专业分支：化学材料Chemistry of Materials

课程介绍：结晶化学介绍、有机化学算法、无机化学物理算法、无机固体：化学、结构和焊接、有机和生物材料化学、工程材料化学、材料化学介绍、材料化学工具

分支方向：化学聚合物、碳基础纳米材料的化学处理、高性能陶瓷合成和固态化学、晶体结构、材料的化学反应、

就业方向：研究所、科研设计单位、化工技术公司、建筑公司、材料设计公司。该领域出国留学从事的主要是基础研究，人才需求比较稳定，就业前景一般。

背景要求：材料、化学、化工、机械、生物

10）专业分支：机械行为Mechanical Behavior

课程介绍：材料的机械性能、微观结构和机械性能、薄膜合成新方法、薄膜和界面微观分析、薄膜和分层合成介质的压力分析、薄膜的机械性能、材料断裂和性能衰退、薄膜结构、材料的机械行为、表面和薄膜分析、固体相变和扩散、材料热力学和动力学、极端环境的机械行为

分支方向：固体弹力波、脱位力学（dislocation mechanics）、断裂、薄膜和多层膜压力、金属的环境辅助功能衰退、组织工程细胞力学、韧脆转变、薄膜形式的机械行为、合成材料

就业方向：研究所、科研设计单位、国防部门、航空航天、电子、电汽企业。该领域需要高级技术人才，对人才的技术、知识要求非常高，人才资源相对稀缺，就业前景很好。

背景要求：材料、化学、化工、机械、生物

就业前景

Materials Science and Engineers大部分就职于：计算机和电子设备制造；导航，测量，医学电子设备，控制设备制造；传播设备制造；交通运输工具制造；航天设备和零件制造；塑料橡胶产品制造等。平均年薪：$84,200；薪酬范围：$46,120-$112,140。根据United States Department of Labor的调查数据，Materials Engineer的平均年薪为$87,490，Chemists and Materials Scientists的平均年薪为$77,970，Materials Scientists的平均年薪为$89,740。

行业薪酬排行：

Miscellaneous Durable Goods Merchant Wholesalers $122,680 

Commercial and Service Industry Machinery Manufacturing $104,490 

Federal Executive Branch (OES designation) $102,820 

Communications Equipment Manufacturing $91,840 

Petroleum and Coal Products Manufacturing $91,610

行业雇佣人数排行：

Aerospace Product and Parts Manufacturing $89,720 

Architectural, Engineering, and Related Services $87,390 

Semiconductor and Other Electronic Component Manufacturing $81,760 

Navigational, Measuring, Electromedical, and Control Instruments Manufacturing $86,610

Scientific Research and Development Services $86,720

推荐院校

University of Illinois at Urbana-Champaign

材料科学与工程系成立于1867年,由原先的陶瓷工程系和冶金与采矿工程系合并而成。该系自创建以来,一直位居美国材料科学与工程专业排名前列。2013年USNEWS排名第4，材料科学与工程系目前拥有全职教授24人,在读研究生187人,设有生物材料(Biomaterials)、高分子/软材料(Polymers/Soft Material)、陶瓷材料(Ceramics)、计算材料（Computational Materials）、电子材料(Electronic Materials)、金属材料(Metals)六大研究方向,可授予材料科学与工程硕士（授课型）和博士学位。系内还提供了与商学院合作开设的工商管理硕士(MBA)和材料科学与工程硕士/博士联合学位项目。

录取学生平均GPA为3.65，GRE成绩为Q80%、V70%、A90%以上，托福104+，雅思7.5+。

Northwestern University 

2013年USNEWS排名第4，材料科学与工程系设置在McCormick工程及应用科学学院内，正式成立于20世纪60年代,是世界上第一个独立研究材料科学的系科。９０年代以后，西北大学又成立了由联邦资助的材料研究中心。此类中心全国只有三个。２００２年，美国国家级纳米科学中心落成开幕，西北大学的材料研究如虎添翼。该系目前拥有核心全职教授29人,下设艺术保护科学（Art Conservation Science）、生物材料(Biomaterials)、电子、光学材料(Materials for Electronics and Photonics)、磁性材料（Magnetic Materials）、复合材料（Composites）、金属与陶瓷材料(Metals & Ceramics)、纳米材料(Nanomaterials)、聚合材料(Polymers)、表面与界面材料(Surfaces and Interfaces)、能源材料(Energy)、材料合成与处理（Materials Synthesis & Processing）、材料原理、计算与设计（Materials Theory, Computation and Design）及自组装材(Self-Assembly)十四个研究方向。虽然申请难度比较大，但是每年都招收中国学生。

University of Florida 

2013年USNEWS排名第11，材料科学与工程系成立于2004年，目前拥有全职教授31人,博士200人，研究生40人。该系致力于培养能源、可持续发展及公共卫生方面的人才，研究方向涵盖上述材料科学与工程领域的所有方向，申请者需要有较强的工科背景。

Carnegie Mellon University 

2013年USNEWS排名第12，1906年建立冶金工程学院并于1992年改为材料科学与工程学院，在电子、磁性材料、微结构科学和冶金四大领域有悠久的历史，有非常强的优势，同时与MRSEC、CISR等机构合作，推动研究成果。随着科技的发展对材料科学提出了新的要求，CMU也新开设了能源、纳米及软材料的研究方向。申请难度比较大，但是每年都招收中国学生。

Columbia University

材料科学与工程专业设立在应用物理学与应用数学系下，是固体物理系和地质科学与采矿系共同组建的，课题和教授都与其他院系有非常紧密的联系。2013年USNEWS排名第39，主要从事半导体材料的研究，偏重于从固体物理的角度研究材料的特性，因此比较适合物理背景的申请者。如果申请者物理基础比较单薄，申请比较困难。且本科学生不能直接申PhD，需要先完成Master再攻读PhD。

申请注意事项

美国有材料科学的大学分别有自己不同的特点，从名称上看都叫材料科学与工程，但实际上不同的学校研究的方向和侧重点有很大的差别，不同学术背景的申请者应该选择适合自己的学校申请。金属材料专业的申请人数相对于其它几个方向来说相对少，竞争也小一些。无机非金属材料申请的人数相对于申请金属材料的人略多一点，对于申请PHD的学生，建议争取能够发表PAPER。对于部分硬件条件一般的，可以在软件背景上来提升，弥补硬件的差距。对于本科生申请，GPA，G，T成绩比较重要。由于高分子材料、电子信息材料等是现在材料科学中最大的热门，所以申请人数也是最多的，竞争也就最为激烈，因此申请难度最大。对硬件条件和软件条件都有很高的要求，申请者需要具备很强的背景，同时具备系统的材料物理学理论基础和熟练的实验技能，有扎实的数学、物理、外语、电子学和计算机科学基础。

Materials的文书中，学校更愿意通过文书看到申请者的项目经验和相关的实习经验。此外如果能够有Paper的发表会对申请有所帮助。不是所有的美国学校都有材料科学工程专业，有一些学校的材料相关专业作为一个方向设置在Mechanical Engineering中，因此在申请的时候要仔细挑选。