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材料科学与工程学科的发展历程和趋势
材料科学与工程学科发展历程和趋势摘要：本文结合国内几所高校材料学科的具体实例，综述了材料科学与工程学科的国内外发展的历史进程，讨论了材料科学与工程学科的发展趋势，同时展望了材料科学与工程学科在未来的发展前景。
关键词：材料科学与工程，发展历程，趋势AbstractIn this paper,on the basis of practice of materials science and engineering discipline in several domestic universities, the development process of materials science and engineering at home and abroad were reviewed, and the development trend of this discipline were discussed. Meanwhile, the prospect of this subject in the future were prospected.Keywords:materials science and engineering,development process,trend1 引言上个世纪70年代以来，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。
80年代又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。
随着科学技术的高速发展，新技术、新产品及新工艺对新材料的要求越来越强烈，也促进了当代材料科学技术的飞速发展。
现在，材料学科及教育的重要性已被人们认识，国内外许多工科院校及综合性大学都相继成立了材料科学与工程学院（系）。
2 材料科学与工程学科发展历程“材料科学”这个名词在20世纪60年代由美国学者首先提出。
1957年，苏联人造地球卫星发射成功之后，美国政府及科技界为之震惊，并认识到先进材料对于高技术发展的重要性，于是一些大学相继成立了十余个材料科学研究中心，从此，“材料科学”这一名词开始被人们广泛使用。
材料科学与工程前景
材料科学与工程前景材料科学与工程作为一门跨学科的学科，涉及到材料的设计、制备、性能、应用等方面，对于现代工业和科技的发展起着至关重要的作用。
随着社会的不断进步和科技的不断发展，材料科学与工程领域也在不断拓展和深化，展现出了广阔的发展前景。
首先，随着新材料的不断涌现和应用，材料科学与工程的前景变得更加广阔。
传统材料如金属、陶瓷、塑料等仍然占据着重要的地位，但新材料的发展势头迅猛。
例如，纳米材料、功能性材料、生物材料等的研究和应用，为材料科学与工程注入了新的活力。
这些新材料不仅拓展了材料的种类，还赋予了材料新的功能和性能，为各行各业的发展提供了新的可能性。
其次，材料科学与工程在环保和可持续发展方面也有着重要的作用。
随着人们对环境保护意识的提高，绿色材料、可降解材料等受到了越来越多的关注。
材料科学与工程的发展方向也在朝着环保、节能、可持续发展的方向不断努力。
通过材料的设计和制备，可以减少资源的消耗，降低环境的污染，实现循环利用和可持续发展，为人类的生存和发展提供更加可靠的保障。
此外，材料科学与工程在高新技术领域也有着广阔的前景。
随着信息技术、生物技术、先进制造技术等领域的不断发展，对材料的需求也日益增加。
新一代的电子材料、光学材料、生物医用材料等都是材料科学与工程的重要研究方向。
这些材料的研究和应用，将为高新技术产业的发展提供坚实的基础和支撑。
综上所述，材料科学与工程的前景十分广阔。
新材料的涌现和应用、环保和可持续发展、高新技术领域的需求，都为材料科学与工程的发展提供了新的机遇和挑战。
我们有理由相信，在不久的将来，材料科学与工程将会迎来更加辉煌的发展，为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
材料科学与工程专业职业生涯规划范文
材料科学与工程专业职业生涯规划范文引言材料科学与工程专业在现代社会中扮演着重要的角色，随着科技的不断进步和社会的不断发展，这个专业的职业前景越来越广阔。
作为一名材料科学与工程专业的学生，我希望能够规划好自己的职业生涯，为自己的未来发展打下坚实的基础。
理想职业定位我对材料科学与工程专业充满热情，并希望能够在这个领域中发展自己的职业生涯。
我的理想职业定位是成为一名材料工程师，在科研和工程实践中不断探索材料的性质和应用，为社会的发展做出贡献。
学术准备作为一名材料科学与工程专业的学生，学术准备是我职业生涯规划中的重要一环。
我将努力学习专业核心知识，熟练掌握材料测试、材料设计、材料表征等实验技能。
同时，我还将积极参与科研项目，扩展自己的学术视野，与导师和同学进行深入交流与合作。
实习与实践除了学术准备，实习与实践也是我职业生涯规划中不可或缺的一部分。
我计划在大学期间参加相关的实习项目，亲身体验材料工程师的日常工作，并学习实践中的问题解决能力和团队合作能力。
我还将积极参与校园科技创新竞赛等活动，提升自己的实践能力和创新思维。
学习进修材料科学与工程专业是一个不断发展和更新的领域，为了保持自己的竞争力，我将不断进行学习进修。
我计划继续深入研究领域内的前沿知识，积极参加学术交流会议和研讨会，与行业内的专家学者进行深入交流，提升自己的专业水平。
职业发展目标在职业生涯规划中，明确职业发展目标是必不可少的。
我希望在毕业后能够进入一家知名的材料科学研究机构或大型企业，从事材料工程师的工作。
在未来的五到十年内，我希望能够成为一名资深的材料工程师，并具备一定的团队管理和项目管理能力。
最终，我希望能够在材料科学与工程领域有所突破，并提出一些具有重要影响力的研究成果。
总结材料科学与工程专业在职业生涯规划中，学术准备、实习与实践、学习进修以及明确职业发展目标是非常重要的。
通过不断努力和学习，我相信我能够实现自己的职业目标，为这个专业的发展做出一份贡献。
材料科学与技术学科的发展现状与趋势
材料科学与技术学科的发展现状与趋势一、发展现状材料科学与技术是一门研究物质的结构、性能、制备和应用等相关科学与技术的学科。
它涉及到诸多领域，如材料物理、材料化学、材料工程等。
材料科学与技术的发展已经取得了显著的成就，并且在多个重要领域发挥着重要作用。
首先，在能源领域，材料科学与技术的发展已经做出了重要贡献。
新能源材料的研究与开发，使得太阳能电池、锂离子电池等高效、环保的能源设备得以广泛应用。
此外，材料的节能性能也成为研究的热点，通过提高材料的热传导系数和耐高温性能，提高了能源利用效率。
其次，在信息领域，材料科学与技术为微电子、光电子、传感器等技术的发展提供了有力支撑。
例如，材料的先进制备技术和控制能力的提高，使得电子元件的尺寸逐渐减小并且性能得到大幅提升。
同时，材料的光学、电磁和热学性质的研究也促进了信息存储、通信等领域的发展。
另外，在医疗领域，材料科学与技术的应用也日益广泛。
生物材料的发展，使得人工关节、骨修复材料等得以快速发展，提高了医疗技术水平，改善了患者的生活质量。
此外，材料的生物相容性的研究，也为人体组织工程和再生医学的发展提供了重要支持。
二、发展趋势随着科学技术的不断进步，材料科学与技术的发展也将朝着以下几个方面发展。
首先，材料的多功能化发展是一个重要的趋势。
传统材料的单一功能已经无法满足日益复杂的工程需求，因此需要开发出具备多种功能的新型材料。
例如，在能源领域，研究人员致力于开发出既具有高储能密度又具有高导电性能的材料。
这样的多功能材料将为各个领域的工程应用提供更大的发展空间。
其次，材料的智能化发展也是一个重要趋势。
智能材料能够根据外界环境的改变自主地调节其力学、光学等性能，具有重要的应用价值。
例如，智能液晶材料可以根据光线的强弱自动调节透过率，用于调节窗户和汽车玻璃的透光性。
这样的智能材料可以提高生活质量，并且为人们提供更多的便利。
最后，可持续材料的发展将成为未来的发展趋势。
随着资源的日益紧缺和环境问题的日益突出，可持续发展成为了各个领域的共同关注点。
材料科学与工程系科技发展规划
材料科学与工程系“十二五”科技发展规划一、材料科学与工程系科技工作的现有基础1 科技队伍：材料科学与工程系现有教师16人，其中教授6人（四川省学术技术带头人1人、四川省学术技术带头人后备人选2人、博士生导师3人），占教师总数的37.5%，副教授5人，占专业课教师总数的31.3%，讲师5人。
专职教师全部具有硕士学位以上学历，其中具有博士学位14人，占87.5%。
2 科研条件：材料科学与工程专业实验室建有材料显微结构实验室、材料力学性能实验室、材料物理性能实验室、晶体学实验室、材料改性实验室、高温实验室、合金熔制实验室、粉体制备及表征实验室、材料制备综合实验室、扫描电镜室、热分析实验室、红外光谱室、紫外近红外实验室、X衍射实验室。
另建有金刚石薄膜、材料科学与技术两个校级研究所。
基本具备各类材料的研究开发条件。
3 科研方向：材料学科依托我校地质与矿产资源学科优势，重点开展基于我国尤其是西部和四川优势矿产资源开发利用的新材料科学与技术研究，已形成的主要研究特色与方向有：（1）矿物材料与应用：根据我国和西部非金属矿物资源丰富特点，重点开展叶蜡石、白云母、金刚石、磷灰石、硅灰石、石英等矿物的应用基础与技术研究，成果已在高强玻璃纤维，新型固体密封传压介质，白云母新型绝缘灌注胶，微晶白云母活性填料，科学钻井岩心保存，以及金沙和三星堆古象牙保护等得到应用，取得显著社会经济效益。
（2）新能源材料：基于四川特有的稀土资源，重点开展稀土发光、LED荧光粉等节能材料研究，首次合成了石榴石型钒酸钙镁钾新型荧光材料，形成了独有的半导体照明用新能源材料专利技术；基于盐湖卤水资源，重点开展新型锂离子二次电极材料研究与产品开发，独创“类溶胶-凝胶法”合成新技术，研制出高密度、高容量锂离子二次电池正极材料，形成了从原料提取到材料制备完整的理论与技术体系。
（3）材料化学与应用：依托我校地学、材料学、化学学科群体优势，侧重开展文物保护新材料、新型光敏、光催化材料等研究，研究成果成功应用于成都金沙土遗址室温加固，形成了一套我国独有的土遗址保护技术和知识产权；硼酸镁晶须和氧化镁晶须的成功合成，为盐湖硼镁资源的高值化利用提供了新的技术途径。
材料科学与工程的发展趋势
材料科学与工程的发展趋势材料科学与工程是一个重要的学科领域。
它涉及到许多诸如材料的物理性质，化学性质和工艺等问题，包括各种合金，高分子材料，半导体和纳米材料等，是现代工业中不可或缺的一部分。
未来材料科学与工程的发展趋势是什么呢？我们将在本文中探讨。
1. 可持续发展环保是未来材料科学与工程发展的关键因素。
在全球范围内，人们越来越关注可持续发展，因此材料制造商和科技公司也不断探索更加环保的制造方式。
例如，生物医学工程师正在研究制造可重复使用的生物质材料，以替换可一次性使用的塑料产品。
另外，许多科技公司正在研究制造道路和其他基础设施所需的更加环保的材料。
2. 纳米技术纳米技术是未来材料科学与工程的另一发展趋势。
随着纳米技术的发展，人们已经能够制造出纳米级别的材料。
这种技术对于未来的医学和电子设备的发展来说非常重要，因为它允许控制材料的物理性质和化学性质，从而使得科学家们能够制造更加高效的电子器件和更加先进的医学工具。
3. 智能材料智能材料与纳米技术密切相关。
随着智能家居和智能手机等技术的普及，智能材料也越来越受到关注。
智能材料能够实现自身改变形态或者呈现多种状态，从而为其他行业和设备提供新的解决方案。
例如，智能材料可以构建成具有自我感知能力的传感器，触控屏幕和其他设备。
4. 新型材料当我们谈到未来的材料科学与工程时，我们通常指的是新型材料的开发。
这些材料不仅仅能够提高设备的使用寿命和性能，还能够创造出新的商业机会。
例如，新型材料能够应用于汽车制造，航空航天等行业。
例如，新型材料可以在PCB板、高速火车等场景下应用，作为一种替代铜材料的新材料被广泛应用于芯片焊接及介电材料等方面，具有极好的热导和封装功能。
总之，未来材料科学与工程的发展将呈现出可持续发展、纳米技术、智能材料和新型材料等多种趋势。
材料科学与工程作为一个复杂而关键的领域，需要许多科学家和工程师持续投入更多时间、精力和资金，才能推动其发展和进步。
材料科学的新进展及未来展望
材料科学的新进展及未来展望材料科学是研究各种材料的基本性质、制备方法、应用等问题的一门学科，是推动现代科技进步的重要驱动力之一。
在近几十年的发展中，材料科学通过不断探索、研究和创新，不断取得了新的知识和技术成果，并为现代社会的发展作出了巨大贡献。
本文旨在介绍材料科学的新进展及未来展望。
一、新材料应用的新进展新材料是指具有高新技术含量和高附加值的、在材料基础研究和技术应用方面取得显著进展的材料。
近年来，新材料的应用范围日益扩大，涵盖了许多领域，例如工业、军事、医学、环保、能源等。
其中，最值得关注的是人工晶体材料的应用。
人工晶体材料是指由人工制备的具有完整结晶体系、周期性结晶结构和等价节点的材料，具有许多特殊的物理、化学和光学性质，因此在催化、光电、传感器等领域有着广泛的应用和发展潜力。
另外，高分子纳米材料、生物医学材料、以及新型钢铁材料等也是近年来新材料应用研究的热点。
二、材料科学技术的新发展材料科学技术是用于解决各种材料制备、表征、性能测试和应用等问题的技术手段，是材料科学研究的重要支撑。
未来，随着科学技术的不断发展，材料科学技术也将不断创新、推进和完善。
例如，纳米技术是近年来发展最为迅速的技术之一，已经被广泛应用于各种材料制备和性质修饰中。
此外，先进的计算机模拟技术、高通量实验技术和先进制造技术也是近年来材料科学技术创新的重要方向。
三、材料科学的未来展望未来，材料科学将面临着更大的挑战和机遇。
随着世界各国高科技产业的快速发展，对材料性能和应用的需求也将变得越来越高。
因此，未来材料科学的研究重点将集中在提高材料性能和多功能性、发展智能化材料和纳米材料、创新大规模制备和制造技术、以及环保等方面。
此外，还需要加强材料科学基础研究和领域交叉合作，促进材料科学的多样化和综合性发展。
四、结语材料科学是推动现代科技进步的重要驱动力之一，近年来取得了一系列的新成果和新突破。
然而，未来材料科学依然需要面临更多的挑战和机遇，并需要借助科技创新不断提高自身的研究水平和应用能力，为人类社会的发展做出更为重要的贡献。
浅议材料科学与工程专业的历史沿革及发展展望
第47卷第9期2019年5月广 州 化 工Guangzhou Chemical IndustryVol.47No.9May.2019浅议材料科学与工程专业的历史沿革及发展展望*刘文娟,宋 飞,王琳艳,彭美勋,张 欣,刘清泉(湖南科技大学材料科学与工程学院,化工与材料国家级实验教学示范中心,湖南 湘潭 411201)摘 要:材料科学与工程专业是随当今社会经济与科技发展而诞生的一门工科专业,它的形成历经冶金㊁机械㊁化工㊁物理等多个学科的分化㊁演变㊁整合和重组过程,最终形成了兼具理论研究与工程应用价值的专业㊂随着材料学科与产业发展的繁荣和外部环境的不断发展变化,材料科学与工程专业不断面临着转变和发展契机㊂本文主要总结了材料科学与工程发展历史㊁发展现状和发展趋势㊂关键词:材料科学与工程;专业历史;专业现状;发展展望 中图分类号:G64 文献标志码:A文章编号:1001-9677(2019)09-0210-02*基金项目: 化工与材料”国家级实验教学示范中心(教高厅函2016[7])㊂第一作者:刘文娟(1988-),女,讲师,主要从无机非金属材料的教学与研究㊂An Overview on History and Development Prospect ofMaterials Science and Engineering *LIU Wen -juan ,SONG Fei ,WANG Lin -yan ,PENG Mei -xun ,ZHANG Xin ,LIU Qing -quan(School of Materials Science and Engineering,National Demonstration Center for Chemical Engineering and Materials Education,Hunan University of Science and Technology,Hunan Xiangtan 411201,China)Abstract :The major of Materials Science and Engineering is the product of social economic and technological development,which contains significant value both in theoretical research and engineering application.Its formation is based on differentiation,evolution,integration and recombination of several disciplines including Metallurgy,Mechanical Engineering,Chemical Engineering and Physics.Challenges and opportunities coexist for this major in the contemporary changeable environment.The history,current status and future prospect of materials science and engineering were discussed.Key words :Materials Science and Engineering;history;current status;prospect材料科学与工程专业是教育部颁布的普通高等学校本科专业目录(2012年)专业之一㊂随着经济社会对材料的需求与日俱增和新材料领域科技发展的繁荣,我国大多数理工㊁综合类大学先后开设了材料科学与工程专业㊂据报道,已有超过200所高等院校明确设置了材料科学与工程本科专业,体现了其重要的学科和专业价值[1]㊂材料科学与工程专业并不是短时间内横空而降的新兴专业,实际上在国内外历史较长的大学中,其前身课追溯至19世纪,历经一系列发展㊁演变和重组,最终形成了现今日趋成熟的专业㊂了解材料科学与工程专业的发展历程,发展现状和发展趋势,能够帮助该专业的师生理顺课程关系,认识专业所设置课程的渊源,也可供高等院校在制定本科专业培养方案过程中把握核心课程体系,并在了解学科发展趋势的基础上提前布局,适应社会和高等教育的发展需求㊂1 材料科学与工程专业形成材料科学与工程专业是一个典型的自然科学与工程学交叉融合的本科专业㊂它的形成㊁发展和在世界高等教育中的普及与当今社会需求㊁高新技术发展密切相关㊂由于国内外社会发展和历史进程的差异,该专业发展水平和特点彼此不同,下面将分别介绍材料科学与工程专业在国外和国内的形成过程㊂1.1 材料科学与工程专业在国外的形成材料科学与工程专业诞生于20世纪70年代的美国㊂1957年,前苏联人造卫星发射成功,美国深感恐慌并试图极力赶超,在总结不足的基础上提出落后的领域主要在于先进材料,随后大力发展材料基础研究,改变先进材料发展水平的滞后的现状㊂这一举措促进了自然科学向材料工程应用领域的渗透,特别是利用固体物理理论解释材料微观结构和宏观性质方面取得了很大成功㊂基于材料作为独立研究对象的理论研究,在60年代形成了材料科学的概念[2]㊂随后,材料科学研究的深度和广度不断拓展,自然科学与材料工程交叉融合程度不断增加,材料科学内涵不断丰富,便最终形成了材料科学与工程这一兼具自然科学与应用科学属性的学科㊂材料科学与工程作为一门独立的学科逐渐获得认可,欧洲和澳洲等世界发达地区也相继成立相关系部[3]㊂材料领域通常按照材料类别将材料分为金属材料,无机非金属材料,高分子材料,以及复合材料㊂材料科学与工程专业这些分支方向正是在上述自然科学与材料工程融合过程中,不同学科发展演变的结果,主要涉及的学科包括冶金㊁机械,化工和物理㊂以美国工科院校的代表 麻省理工学院 为例,材料科学与工程的前身是1865年成立之初的地质与采矿学科,后来学科经过发展逐渐衍生出冶金专业,之后从冶金中第47卷第9期刘文娟,等:浅议材料科学与工程专业的历史沿革及发展展望211 分化出金属材料专业,随着化工学科中陶瓷材料和高分子材料的并入,最终形成材料科学与工程专业[4-5]㊂1.2 材料科学与工程专业在国内的形成我国材料科学与工程专业与国外相比,既有不同也有相似之处㊂材料学科在国内的起步一般是1950年以后,国内各重点理工科大学在不同学科门类中都设有材料相关的系部㊂通过调研国内若干知名大学门户网站可以发现,材料学科的起步在50年代前后㊂例如,上海交通大学材料学科始于1952年成立的金属热处理专业和1955年成立的焊接专业;天津大学材料学科始于1952年成立的硅酸盐工学专业㊁1952年成立的金属热处理设备及车间专业和1958年成立的塑料工学专业㊂这个时期我国高等教育的办学模式是仿照前苏联,专业划分细致,学生知识面较狭窄,培养的毕业生服从国家统一分配,可立即赴相应岗位任职㊂改革开放后,材料科学与工程学科迎来了新的发展时期,随着国家对人才培养理念和思路的转变,各大高校纷纷将分散在不同系部的材料学科资源加以抽提和整合建立了材料科学与工程系,并在材料科学与工程大学科趋势下,打破传统按照材料类别进行培养的模式施行大材料教育㊂随着我国经济社会发展和科技教育水平的逐年提高,材料科学与工程专业的培养模式越来越和世界先进水平接轨㊂2 材料科学与工程专业的发展现状目前,材料科学与工程专业在高等院校中的重要性凸现,国内外很多学校设有专门以材料科学与工程命名的学院,体现了教育与科研领域对材料作为一门独立学科的认同和重视㊂从学科发展角度来看,材料科学与工程目前已经形成了一门统一的学科,打破了将材料划分为金属-非金属㊁有机-无机孤立领域的传统观念,形成了用统一的方法研究材料各个领域的局面㊂材料的组成与结构㊁制备与加工㊁性能和使用效能构成材料科学基本内涵,并构成了材料研究及本科教学的基本内容㊂从人才培养角度来看,国外特别是欧美国家更侧重于材料科学与工程大学科的本科教学,不再按照材料类别将专业划分为不同的材料分支,一般设置有材料科学,材料工程等专业,而国内材料科学与工程专业则在20世纪80年代形成后,经过近四十年的发展,在培养目标㊁培养方案和课程体系设置等教学的各个方面逐渐走向成熟和完善㊂材料科学与工程专业为社会培养了一大批服务于材料制备㊁加工㊁生产,材料应用,材料研发与管理的高素质人才,为国家经济和科技建设作出了重要贡献㊂材料科学与工程专业本科人才培养的核心是围绕材料组成与结构㊁表征㊁制备和性能等方面展开,并据此开设了‘材料科学基础“㊁‘材料分析测试方法“㊁‘材料物理性能“‘材料科学基础“㊁‘材料工艺学“等专业主干课程㊂从学生毕业后的去向来看,本专业培养的学生既有从事传统材料产业相关工作,如炼钢㊁汽车㊁水泥㊁玻璃㊁陶瓷㊁化工等行业,也有在新材料产业从事技术㊁管理相关工作,此外还有相当比例的学生选择继续深造,从事材料学科科研工作㊂专业的培养目标也相应地从过去服务于特定岗位的狭窄培养模式转变为重视学生专业基础知识,适应不断发展变化形势的宽口径人才培养,注重学生工程实践和创新能力,组织管理能力等㊂材料科学与工程专业人才培养过程中,传统材料的教学比例有所下降,越来越多的高校开设了诸如‘新能源材料“㊁‘生物材料“㊁‘计算材料学“等新材料课程,体现了对于材料前沿领域发展趋势的重视㊂3 材料科学与工程专业的前景展望新材料作为我国 十三五”国家战略新兴产业之一,以需求作为牵引,材料领域的基础和应用研究成果不断更新,新概念㊁新理论和新产品不断涌现,科研向生产和教学领域的转化能力增强,这将极大促进材料科学与工程专业教学和人才培养水平的提高㊂专业的理论基础来源于相关学科的基础研究,而专业的目标则是服务于相关产业,因此,未来材料科学与工程专业的人才培养工作应注重研究-教学-产业之间的衔接,一方面及时汲取材料学科前沿科技成果,另一方面重视能够将科研成果转化为产业应用的人才培养㊂此外,材料科学与工程专业可能在以下几个方面获得较大发展:(1)更加注重培养学生开发新材料㊁微观层次设计特定性能材料的能力;(2)培养学生利用模拟与计算工具对复杂工程和实践问题进行预测与模拟,运用现代信息技术高效获取信息的能力;(3)培养从事材料技术转化领域专门技术与管理人才;(4)随着新材料研究及产业化成功,新材料知识教学比重将逐渐提升㊂4 结 语材料科学与工程专业的形成经历了一系列不同学科的发展㊁分化㊁重组和整合,其正式成为一门独立学科有近四十年的历史㊂目前,国内外该专业日渐成长,内涵和所涉及领域不断丰富和拓展,逐渐趋于成熟㊂随着世界各国对新材料科研与应用的重视,材料科学与工程专业将迎来良好的发展契机㊂同时,把握学科和专业领域的发展前沿与动态,适时作出契合发展变化的人才培养政策关乎人才培养的质量,是作为材料科学与工程专业教学与科研工作者应加以重视的地方㊂参考文献[1] 杜学丽,刘德宝.材料科学与工程专业本科培养模式探索[J].模具工业,2015,41(9):70-73.[2] 张钧林.材料科学与工程的学科发展现状及人才培养[J].甘肃科技,2008,24(15):165-168.[3] 张华,刘亚云.中外大学材料科学与工程专业课程体系的比较[J].理工高教研究,2006,25(4):52-54.[4] MIT.History[EB /OL].https:// /about /history,2018,11,20.[5] 钟世云.本硕博一体化培养的课程设置分析 以麻省理工学院材料科学与工程系为例[J].中国教学大学,2018(6):90-96.(上接第185页)参考文献[1] 秦润华,郝凌云,叶原丰.材料类专业物理化学教学改革探索[J].教育教学论坛,2018,42(10):115-116.[2] 罗俊,刘宝姝,张欣荣,等.理化学教学改革初探[J].科教文汇,2018,437(10B):50-52.[3] 张峰榛,刘兴勇,汤秀华,等.基于成果导向的‘化学反应工程“教学改革[J].广州化工,2018,46(19):139-140,151.[4] 梁敏,陈伟,冯悦兵,等.工科物理化学课程专业特色化教学与评价体系的研究[J].高师理科学刊,2018,38(10):92-94.[5] 叶旭,李娴,张亚萍,等.物理化学教学方法和考核体系的改革与实践[J].广州化工,2018,46(17):121-123,147.。
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材料科学与工程发展的展望作者:宋家树张兴钤张万箱1 90年代新材料、材料科学与工程的重要地位当前世界正面临新的科学、技术革命,科学、技术的作用被空前地开发出来。
在这一基础上,以电子信息技术为先导的新的产业革命行将到来。
对于新产业革命的具体内容虽有不同的预测,但共同的一点是:材料与制造技术仍是新时代企业的物质基础。
90年代各种高、新技术(如电子信息、能源、制造业以及航空、航天、海洋、军事技术等)将都对材料及工艺提出更新更高的要求。
美国1991年发表的“国家关键技术报告”认为:材料领域的进展几乎可以显著改进国民经济所有部门的产品性能,提高它们的竞争能力;因此把材料列为六大关键技术的首位。
这是由于先进材料与制造技术是未来国民经济与国防力量发展的基础,是各种高、新技术成果转化为实用产品与商品的关键。
当前各种新材料市场规模超过1000亿美元,预计到2000年将达4 000亿美元。
由新材料带动而产生的新产品新技术则是一个更大的市场。
例如美国在电子工业投入1美元的半导体材料可以产出10美元的电子设备系统,而对交通工业如能延长材料使用寿命百分之一则可节约300亿美元。
国防科技及武器装备的发展在很大程度上也要依赖新材料和先进制造工艺。
美国国防部“关键技术计划”把21项关键技术放在五个技术群中,其中之一就是“材料与制造”,他们认为这一技术群与70%的新技术都有密切关系。
因为一方面许多新材料技术本身就是新技术突破的主要内容。
另一方面是它已成为大多数先进国防技术转化为有效的武器装备的关键支撑条件。
例如先进武器技术对微电子电路要求的核心是提高信号处理速度(提高到GHz以上),这就要求高级半导体材料,及亚微米(<0.25μm)制造工艺。
传感器技术发展可以创造出新型武器(如反辐射导弹的导引头可以瞄定敌方雷达),而传感技术本身依赖于高质量碲镉汞、硅化铂、光纤、超导等材料及其加工技术。
高能量密度材料决定了所有武器的杀伤与推进能力。
例如新合成的CL-20可使炸药能量增加20%,“同质异能核”如证实其存在则它所含能量比常规炸药高出100倍。
高性能材料(特别是复合材料)的应用将使燃气涡轮推动系统的能力提高一倍。
由于武器技术的进步,以及更多的采用新技术,使得现代化武器研制、生产周期加长、单价不断上涨。
其后果是使先进技术成果应用于作战武器系统上十分困难,而如不能进入应用则研究的成果就被浪费了。
解决这一难题的关键仍是革新制造工艺技术,例如先进的柔性设计与生产技术。
在未来的世纪我们会面临更大的挑战,当然也有机遇。
当前我国经济正在高速发展,但工业产品与先进国家相比还有很大的差距,特别是产品质量与生产的效率较低,而消耗很高。
国防科技及武器装备的质量也急待提高。
为使我们的工业在未来具有竞争力,现在应抓住机遇,重视材料科学与工程这一新兴学科,狠抓材料与制造工艺这两项关键基础技术,使之接近、赶上现代国际水平。
为此我们需要认真考查现代材料科学技术的特点与将来的发展趋势。
科研中国.2 90年代材料科学及工程发展的趋势材料科学技术是近年来发展最快的科技领域之一,它不仅创造了大量高性能新材料和前所未有的加工方法,同时也使传统材料的生产发生了巨大的变化。
现代化的钢铁工业生产率的大幅度增长即是一例。
可以认为,材料科学与工程对各种技术发展的作用有如数学对自然科学的重要作用。
90年代材料科学技术将发生“革命性”的变化,从宏观层次来看这种发展的趋势可以概括为如下几点:(1)材料科学与工程正迅速形成一门统一的学科,并更加重视与实际应用的结合。
从70年代起逐渐形成一门统一的材料科学与工程的新学科,它打破了把材料分为金属-非金属、有机-无机物几个孤立领域的传统概念,并用统一的观点及方法来研究一切材料。
它有共同的研究领域:研究所有材料的结构-性能-合成加工-使用行为四大基本要素及其相互关系,使它成为融合多种材料、多种学科的综合性的科学。
其综合性突出地表现在先进复合材料与固体器件上,它们都冲破了传统材料的观念。
此外材料研究已经扩展到各种材料的综合利用、回收以及保护环境等问题。
现代材料科学与工程强调使用行为导向的研究,强调合成/加工过程的研究,以加速由研究到应用的进程。
美国人已认识到由于历来只重视新材料性能的研究,忽视合成、加工等生产技术的研究,使得它在许多制造业部门落后于日本及欧洲,失去了一个又一个的市场优势。
大家还普遍认识到:材料加工工艺不仅是新材料转化为商品的关键,它本身也已成为一门重要的综合性的现代科学。
正在迅速发展的人工构造材料工艺、无余量加工、快速凝固方法、激光及粒子束加工以及未来的智能加工系统都将极大地促进新材料的应用及制造业的发展。
(2)深入微观层次,有目标地发现和开发新物质、新材料。
如果说60年代以前新材料主要表现在块体材料中,则此后发展具有新的微观结构的材料占有很大的比重,新材料与器件的紧密结合也是另一重要发展趋势。
如半导体器件、超晶格、新的超导体、功能梯度材料以及新近出现的碳-60及多孔硅等。
形象的说,新材料的发展热点在70年代的标志是表面、界面,80年代是原子层尺度加工,则90年代将进入零维材料(纳米晶体)量子器件。
它们在结构上更加复杂(信息含量大),性能极限化,而使用量降低。
由于已经掌握了观察单个原子及一次仅一个原子层的加工技术,可以预料90年代将出现更多、更新的材料与器件,其中人工构造材料将是最有潜力的进展。
信息功能材料发展最快,将不断有重大突破,是发展新材料的重点。
电子材料与光电子材料的突破将使通讯、成像与信息处理技术产生重大的技术革新,光电集成电将在一个芯片上连接微小的光子与电子元件,极大的提高信息处理能力。
结构材料也将有大的进步,性能/重量比将有大幅度提高,并将发展结构-功能型新材料。
结构材料的应用研究也是重要研究方向。
科研中国.(3)材料复合化是一个重要发展趋势。
由于多种材料多学科的交叉、融合,使材料的复合化成为发展新材料的一种重要手段。
可以利用多种基体与增强体的复合、多种层次的复合以及利用非线性复合效应创造出全新的性能的材料。
材料与部件(元件)的融合将改变“材料”的老概念,创造出诸如集成电路这样的新器件。
近年来先进复合材料及新工艺发展很快,不少专家预言未来复合材料的应用将引起结构设计的革命。
目前复合材料的发展以树脂基复合材料为主,特别是热固性材料,它的技术最成熟,应用最广。
热塑性材料发展也很迅速,即将进入实用阶段,但其工艺需要完善。
金属基复合材料大部分处于研究开发阶段,它特别适用于建造空间结构体。
陶瓷基复合材料则尚处于研究阶段,但它是改进陶瓷的可靠性的重要途径,从而使陶瓷材料优异的高温性能得以应用。
此外碳/碳复合材料在军事技术上有很大实用价值,并已有一定的应用。
功能复合材料是一个很有发展前途的方向。
其中很多复合效应特别是非线性效应、纳米复合技术等尚未很好地开发利用,机理也不大清楚,估计可能出现比结构材料更广泛的应用前景,值得重视。
由于激光、等离子体技术的发展,材料表面处理与表面改性技术也很有前途。
此外,材料的复合化还是进入智能材料的可能途径。
例如自愈合材料、自应变材料等。
(4)理论-计算机模拟-实验的结合是未来发展新材料的重要研究方法。
由于固体物理计算方法与电子计算机的发展,材料科学与工程可以借助大型计算机来分析、模拟材料的微观结构,计算其性能与行为,从而提供了一个强有力的研究工具来预测与合成具有预期性能的新材料。
近年出现的“材料微观结构设计”方法受到美国、日本科技界的普遍布重视。
计算机模拟方法主要有量子力学能带计算、分子动力学计算、MONTE-CARLO方法模拟等,在药物分子设计方面计算机给出的结果超出了最有经验的药物设计师的想象。
钱学森在1986年已提出要重视这一方向,他认为:流行的观念太落后,“炒菜”的方法不行,材料科学本身也要现代化。
我国高技术计划中“新材料微观结构设计”已形成一个课题,研究工作已经起步。
此外,计算机技术的应用对新材料生产、控制和自动化也会起到重要到推动作用。
可以预言,现代计算机技术与材料科学结合将建立材料科学的理论基础与提供新的研究方法,从根本上改变新材料研究与开发的面貌。
科研中国Sci .(5)出现新材料的研究-开发-生产-应用一体化的趋势,材料研究与生产紧密结合将使材料科学的成果快速的发挥作用。
近年来美国人一直在研究,为甚么在美国科学家获得诺贝尔奖的领域日本人却占领了市场。
大量的研究集中到一个结论:仅靠科学和技术本身不能保证经济的成功,只有学会有效地利用技术,把科学技术成果迅速地转变成商品时它才会发挥出巨大的作用。
在材料领域也是如此,半导体激光器是美国人发明的,但日本人很快就开发出低成本的激光器产品,并大量用于激光光盘中,形成了很大的产业。
现代新材料的应用要从产品设计开始,从产品全寿命的观点出发,把R&D、材料生产、推广应用看成一个有机结合的集成的大系统,使之具有合理的结构与运行机制。
只有这个大系统正常地高速运行才能产生效益。
我们过去对“新材料研究”的理解太狭隘,流行的看法只偏重新的成分。
实际上,一种材料的新的合成/加工方法(以及过程的分析),新条件下的使用行为研究都应是新材料研究的重要内容。
如果使用行为不清,加工方法不好,即使材料的某项性能如何优越,仍然无法使用。
也就是说这种新发现的物质不能转化为可用的新材料。
我们要建立起一个共识:材料科学是一门应用科学,研制的新材料必须具有先进的“使用性能”,能用它来制造有用的器件;同时它必须具有合适的“工艺性能”,以便能经济的生产出来。
而这两者都必须在与应用密切结合中通过应用研究而获得。
美国、日本的科技界已在认真研究所谓“设计制造一体化”(缩写为IDM),值得我们注意。
因为它可以高质量、高效率的来设计制造小批量的产品,加速科技成果转化为商品的过程,对国防产品最为合适。
IDM与传统的设计工作的区别在于实行了设计-材料-工艺三者早期的结合,它不仅包含部件的形状,尺寸设计,而且包括材料结构设计及工艺方法设计,还要对最终产品的性能进行计算机模拟与验证。
以设计一个先进复合材料部件为例,IDM要求有一个增强纤维及基体材料的数据库,用它对材料结构进行优选;其次需要合适的模型及软件来来模拟制造过程,以验证能造出来;对于最后成品还需在计算机上作三维强度-应力分析,以验证原来设计的目标能否达到。
因此,在进行IDM时,除设计师外还必须有材料专家与工艺专家参加,彼此相互结合,而计算机分析与模拟技术则是关键。
目前IDM还处于开发阶段,但已受到普遍重视。
可以设想未来这种“一体化”的方法再与计算机集成制造系统(CIM)结合起来,将使先进技术产品的开发、生产发生革命性的变化。
我们应充分重视这一发展动态。
(6)加强国家对材料研究工作的组织、领导。