材料化学专业简介

供稿|杨洲

本文从什么是材料化学、材料化学专业学什么和将来做什么三个方面为你解读材料化学专业特色、培养目标和就业前景，展示北京科技大学材料化学专业的风采，热切希望从中学时就喜欢化学并有志于在新材料的研究开发、生产制造和经营管理等方面大展身手的同学们加入我们的行列。

什么是材料化学专业？

材料化学专业简介

要说明白这个问题，首先要知道什么是材料？

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是科技进步的核心，是一个国家科学技术和工业水平的重要标志。因此，20世纪70年代人们把材料、信息和能源誉为当代文明的三大支柱，其后又把新材料、信息技术和生物技术并列为以高技术群为代表的新技术革命的重要标志[1]。大千世界中的材料无所不包、无处不在。我们所生活的时代，通俗的讲，从鱼钩鱼线，到飞机导弹；专业的讲，从未来车辆的轻质复合材料，清洁能源中的固体氧化物燃料，用于卫星天线的形状记忆合金，应用于输电储能，解决高速计算机发热问题的超导材料，应用于核磁共振仪的永磁材料，临床心外科手术用到的聚左旋乳酸材料(可溶解支架)，从交通，能源，娱乐到医疗，都离不开材料科学的研究成果。

人类文明的进步总是离不开各种工具的发明和使用，农业生产器械，军事武器铸造，交通车船建造，文明的进步程度基本就取决于这些工具的先进程度，而工具制造所需的材料和工艺最终要仰仗材料科学的发展。根据不同时期铸造工具使用的不同材料，人类文明也被划分为石器时代，青铜时代，铁器时代，到现在的新材料时代。

1957年，前苏联首先将人造卫星发射到太空以后，美国朝野深受震动，经过总结后认为当时落后于苏联的原因主要在于先进材料的开发方面。1958年，美国就在全国建立了12所材料科学研究中心，这被公认为是当代材料科学学科的起源。一般来讲，材料科学应包括材料化学、材料物理和材料工程几个方面(图1)。材料化学(Material Chemistry)既是材料科学的一个重要分支，又是化学学科的重要组成部分，具有明显的交叉学科和前沿学科的性质[2]。

图1 材料科学与各分支学科的关系

通俗地说，材料化学研究与材料问题相关的化学，即以材料为研究对象和研究目的的化学科学。材料化学的研究集中在以化学的手段在化学的研究水平和层次上研究优化现有材料，并主要聚焦于新材料的设计、制备和表征[3]。举个例子，中国虽然一直以陶瓷闻名世界，但世界上用于电子材料中的精密陶瓷绝大部分却来自日本，就是因为我们在配料、烧结条件等环节技术力量差，没有掌握精确的参数所致，而材料化学正是解决这些问题的关键所在[4]。在有机高分子领域也是这样，大家都知道我们穿的衣服很大一部分都是由合成纤维纺织而成的。那你知道第一种合成纤维是什么吗？它就是尼龙-66。用这种纤维织成的尼龙丝袜既透明又比丝袜耐穿，刚推上市场就引起轰动，被视为珍奇之物争相抢购。人们曾用“像蛛丝一样细，像钢丝一样强，像绢丝一样美”的词句来赞誉这种纤维。而分析其结构后，人们意识到只需用水、空气和木炭就可以制得尼龙-66。可是水和空气早就存在，而木炭人类也早已使用了数千年，但为什么以前的人们就不能用这些原料合成尼龙-66呢？说穿了还是需要材料化学方面的知识积累到一定程度后才能实现。

通过以上事例我们可以认识到学习材料化学知识和设置材料化学专业的重要性。据不完全统计，目前全国有80多所大学设有材料化学及与之相关的专业点共约120个(每年招生约5000人)，在多数高校中材料化学专业都是作为材料科学与工程学院(系)中的一个专业方向。

北科大材料化学专业特色

北京科技大学材料化学专业所属的材料物理与化学学科是首批国家重点学科、长江学者奖励计划特聘教授设岗学科，是我国第一批硕士和博士学位授权学科点之一，并设有博士后科研流动站。作为首批国家“211工程”重点建设学科，首批国家“985工程优势学科创新平台”建设学科，“2011协同创新中心”主要支撑学科之一的重要组成部分，本专业师资力量雄厚，目前有教授8人，副教授12人。所有教师均具有博士学位和海外名校留学研修经历，包括 “万人计划”1名，长江学者奖励计划特聘教授2名，新世纪人才4名，北京市科技新星2名。

本专业学术科研具有国际先进水平，依托多个国家级、省部级教学科研平台，承担众多国家、军工以及生产企业急需解决问题的科研项目，近5年，完成国家科技计划项目、国家自然科学基金等国家级科研项目30余项，获国家科技发明二等奖1项，教育部和北京市自然科学和技术发明一等奖3项。

北京科技大学的材料化学专业经过多年的发展，已经形成了以有机高分子光电功能材料、新型能源材料和生物医用材料为主要特色的研究方向。近年来比较活跃的研究领域包括：新型液晶显示(LCD)材料和有机发光二极管(OLED)材料的开发(图2)；新型催化材料和节能储能材料的设计制备、性能调控、放大生产与工程应用；可用于癌症诊断和治疗的有机光电子材料的开发；宇航级特种高分子材料的研制开发及宇航材料失效分析等等(图3～图5)。

图2 液晶显示(a)和有机发光二极管(b)显示器件图

图3 北科大材料化学专业王冬教授开发的液晶光能黑板(已产业化)

图4 北科大材料化学科研团队开发的癌症诊疗一体化微纳平台效果图

材料化学专业学什么？

培养计划

图5 航空航天电子元器件示意图

北京科技大学材料化学专业在本科阶段开设有40余门专业课程，重点培养系统掌握材料化学的基本理论与技术，具备材料化学相关的基本知识和基本技能，能运用化学和材料科学的基础理论、基本知识和实验技能在材料科学与化学及其相关领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的具有开拓型、前瞻性、复合型的高级人才。

本专业的核心课程包括材料科学基础、材料化学基础、无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学、高分子物理、材料分析与表征方法、材料合成与制备化学、光电功能材料，是国内比较少见的同时学习了五大化学课程(无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学)和材料科学基础这一国家级精品课程的专业，毕业生在材料和化学两大学科都打下了深厚的基础，非常有利于进一步的深造和发展。本专业重视实践教学，在大二、大三暑假集中开展认识实习和生产实习(主要实习单位包括京东方和八亿时空等国际国内知名企业)，使学生通过亲身体验深入了解材料化学专业。

经过上述学习和实践，材料化学专业毕业生能在材料化学领域以及相关的能源、信息、环境、生物、化工等领域从事与材料化学相关的研究、开发、生产、质量检验、工艺设计以及经营管理等工作，以及在高等院校从事本专业的教学工作。

国际交流

北京科技大学材料化学专业非常重视国际化，与德国亚琛工业大学、比利时鲁汶大学、加拿大麦克马斯特大学、美国佐治亚理工学院、日本东北大学、北海道大学、香港大学等多所高校有联合培养与合作研究项目。每年都有学生赴境外高校交流学习，本科毕业生出国深造的比例常年保持在20%左右。

每年邀请大批国际上本领域内知名专家学者来校交流互访，定期邀请海外高校教授为学生讲授专业课，为学生开拓全球化的学术视野。

材料化学专业将来做什么？

北京科技大学材料化学专业本科毕业生深造率常年保持在60%～70%，就业率达100%。其中，国外深造率约20%，国内读研率40%～50%左右。

国内继续深造的毕业生除了可以选择在本校继续攻读外(包括本科直博等多种选择，优秀学生无需参加残酷的考研考博，在大三即可锁定保研)，去向还包括北京大学、清华大学、中国科学院大学、北京科技大学等国内一流高校，赴国外深造的毕业生去向包括美国斯坦福大学、英国帝国理工学院、瑞士洛桑联邦理工学院、德国亚琛工业大学、比利时鲁汶大学、日本东京大学、加拿大多伦多大学等国际一流大学，尤其是德国亚琛工业大学和比利时鲁汶大学与北科大材料学院签有协议，每年都有毕业生经过选拔去这两所高校读研读博。

本专业的具体就业方向还是比较宽的，毕业生可以从事科研院所、高等院校的科研和教学工作；光电信息、石油化工、轻工、工程塑料、特种复合材料、新能源材料、环保、市政、建筑、消防等行业领域内的质量检验、产品开发、生产、技术管理等工作。在华为、宝洁、三星、京东方、北汽集团、中兴通讯等国际知名企事业单位中都活跃着我们专业毕业生的身影。

北京科技大学材料化学专业有很多优秀的毕业生，例如：

王玲，天津大学材料学院教授，博士生导师，主要研究方向为软物质智能材料、仿生智能材料和功能纳米材料的设计与制备及其在软体机器人、智能隐身、4D打印、能源和安全等领域的应用研究，共发表学术论文50余篇，入选国家级优秀青年人才计划，天津大学“北洋青年学者计划”。

罗裕子(图6)，现于美国斯坦福大学攻读研究生。本科期间曾获得北京地区高等学校优秀毕业生、“行知世界”学生海外交流奖学金、全国大学生英语竞赛国家一等奖及特等奖等多项荣誉奖励。作为共同作者在国际期刊ACS Applied Materials &Interfaces和Energy Storage Materials发表两篇英文论文。

图6 优秀毕业生罗裕子同学在斯坦福大学近照

结束语

热忱期待同学们尤其是热爱化学学科的同学们考虑加入我们的行列，投身于中国材料科学以及新材料产业发展的滚滚洪流之中。相信我，这个选择你绝对不会后悔！