材料工程是什么专业?

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材料工程专业是一个交叉学科,由多个研究方向构成,主要研究材料的成分、结构、性质以及它们之间的相互关系。 常见的材料有金属材料、陶瓷材料、玻璃材料、高分子材料等等,这些材料的不同之处在于它们的化学成分和内部结构的不同,从而影响了材料的性能。例如,同样作为陶瓷材料,人体骨头的主要成分是CaCO3·xH2O(Ca为钙元素,CO3为碳酸根离子,H2O为水分子),而电子陶瓷则可能是Na0.33Mg0.33Fe2O4·nH2O(其中Na为钠元素,Mg为镁元素,Fe为铁元素)。

材料工程师们要做的就是运用各种工具和手段对材料的组成、结构、性能等进行测试和分析;进而提出改造或改善材料的性质或合成新的材料的方式来满足人们的需要。

在材料科学中根据材料功能的不同,将材料主要分为结构材料和功能材料两大类。

1. 结构材料 结构材料主要是用于制造固体构件材料,它要求具有足够的强度、硬度等承载能力,同时还要具有抗腐蚀性和耐久性等。主要的结构材料包括金属材料(如钢、铸铁等)、无机非金属材料(如水泥、混凝土、玻璃、陶瓷等)和高分子材料(如塑料、橡胶等)。

①金属材料 金属材料是指由金属元素或以金属元素为中心的化合物组成的材料。具有优异力学性能,易于加工,能够实现大规模工业化生产的材料。按照不同的分类方法,金属材料可分为许多种类。

(a)按形态分为: 实心金属材料(如圆棒、扁锭)、金属粉末制品(如球形粉未、纳米粉未)、纤维状金属材料(如镀铜纤维、镍基高温合金丝)等。 (b)按成分分为: 纯金属材料(如铝、锡)、合金金属材料(如黄铜、不锈钢)、特种金属材料(软磁金属材料、耐磨金属材料)等。

②非金属材料 无机非金属材料是以无机矿物、岩石为原料制成的材料。具有高硬度和良好韧性的超硬材料;具有耐高温、导电、导热、电磁屏蔽、防腐等特性的功能性材料都属于无机非金属材料范畴。

③高分子材料 高分子材料是以碳氢化合物(如甲苯、丙酮等)为主要原料通过聚合反应制备的一类材料。具有高分子量、高密度、高强度、高模量等特点,同时还具有可塑性、粘弹性、电绝缘性好等多种特性,常被用来制作塑料、涂料、合成纤维等。

2. 功能材料 功能材料主要用于制作功能器件,具有特定功能,通常包含以下一种或几种特征: (1)对人体无害、无副作用;

(2)在环境中可以自然降解;

(3)可以回收利用,或能够循环使用;

(4)成本低;

(5)效果好且效率高。 目前,功能材料主要包括电子材料、光学材料、电磁波材料、传感器材料等。

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