材料科学是一个相对多样化的研究领域。自成立以来,这个工程领域已经帮助革命性的方式,我们的设计和制造无数的组件在许多行业.材料科学的宽松概念可以追溯到中世纪,粗略地了解了弹性和可塑性使铁匠可以把金属锤成工具、武器和其他有用的形状。在这些时期,该领域更多地基于炼金术和经验方法,而不是实际的科学。
然而,直到化学、物理和材料跨学科研究的研究和发展,材料科学领域才真正出现。自从这一研究领域的出现,金属、塑料的强度、耐久性和可靠性,陶瓷其他工程材料已经大大改善 - 允许它们用于在行业和应用中使用,以否则就是不可行的。(对于实际应用的例子,阅读陶瓷涂料前5个应用)。
这一领域涉及材料及其行为的科学,因此有理由认为,致力于这一领域研究的个人必须具有自然科学和数学方面的天赋。因为这一职业所需要的知识数量可以是详细的和相当广泛的,那些希望追求材料科学的人也被期望有一个高水平的奉献和专注于他们的研究。
什么是材料科学?
确保任何工程设备或组件的强度、耐用性、可靠性、安全性和成本效益材料选择是至关重要的。现在,现代工业(航空航天、建筑、医疗、汽车、制造业等)比以往任何时候都更加繁荣高要求的材料可以提供卓越的性能同时尽可能的轻便和经济。(在文章中找出原因如何通过改进设计来控制腐蚀)。
材料科学包括对所有材料的研究,包括对它们的性质和特性的深入了解。它是一个相对广泛的工程和科学学科,致力于改进现有材料以及创造新的材料。
材料科学的基本原理涉及到材料之间的联系微观结构组合物至其大分子的物理,机械和化学性质。通过了解这些联系,材料科学家可以根据特定工程应用程序定制新的或现有材料的性能和性能。
自介绍以来,材料科学对以下内容产生了深远的影响:
- 制造业
- 环境科学
- 可再生和可持续的能量
- 材料性能和效率
- 医学和医疗
- 生物技术
- 航空航天及航空旅行
- 通讯及资讯科技
材料科学家的活动和义务
大多数材料科学家们在公司中使用的公司,包括金属,聚合物,陶瓷,橡胶等各种产品。一些个人在应用研究中工作,使他们能够积极参与独特的涂料的发展,涂料,超导材料,汽车和航空航天部件和生物医学产品,如假肢和植入物。(对于一个有趣的案例研究,阅读30年的空化弹性体的开发)。材料科学家经常与其他工程领域(土木、电气、机械、化学、工业等)密切合作,以确保正在开发的材料满足或超过所需的工程标准和规范。
除了应用研究外,一些材料科学家还被雇佣到基础研究(也称为纯或基础研究)。这一领域本质上主要是理论和实验的,涉及对物质的性质、组成和结构的研究。在基础研究中,组合元素仔细观察和分析,试图提高对可能不能立即应用的材料的理解。基础研究导致了新塑料的发现和开发,耐蚀合金、涂料、药品等众多产品。
材料科学家花费大量时间使用计算机软件和复杂的实验室设备来建模、模拟、评估和分析材料特性。例如,一些材料科学家可能会使用三维建模和分析软件来模拟复杂分子的行为和分子结构。
材料科学家的一些共同职责包括:
- 分析物质和化合物以确定它们的组成和预期行为
- 准备实验室程序中使用的溶液和试剂
- 对材料和物质进行各种测试,以验证它们是否符合规定的安全和质量标准
- 准备概述分析程序和发现的技术报告
- 编写新产品研发程序和测试方法
- 指导实验室技术人员和其他工作人员对各种材料的测试和分析程序
- 提供关于特定物质的正确化学处理和测试程序的详细说明
成为材料科学家所需的技能和资格
材料科学涉及材料的分子结构和组成,因此深深植根于化学和物理学。该研究领域还借着生物学和工程的基础。因此,有抱负在材料科学中追求职业的人需要对基于科学的科目(化学,物理和生物学)具有亲和力。
入门级材料科学家应该至少是材料科学学士学位。然而,由于专门项目的数量仍然相对较少,一个人仍然可以追求在材料科学的职业生涯,拥有任何一个相关科学的学位.
强烈鼓励本科生参加必要的信息技术课程擅长计算机建模技术,这已成为材料研发的基本要素。
除了所需的学术资格外,有抱负的材料科学家还应具备以下特定的基本素质:
- 分析技能 - 进行测试,实验和研究是材料科学家的基本义务之一。因此,本职业所雇用的个人必须能够精确准确地分析和呈现其研究的结果。
- 沟通技巧——材料科学家很少单独工作。因此,他们必须能够与团队成员有效地沟通。个人还必须能够阅读、写作并清晰地提交技术报告和演示。
- 人际交往能力——除了与内部团队合作外,化学家和材料科学家还必须经常与其他学科的工程师组成的跨学科团队合作,以实现共同的目标。
- 批判性思维与问题解决技巧 - 批判性地评估一个人的工作和他人的工作是一个至关重要的技能。该领域还可能需要具有重大试验和错误的工作,特别是在开发新材料和产品时,因此要求材料科学家进行解决方案。
- 数学技能——像所有工程领域一样,材料科学经常涉及到使用复杂的数学公式和方程。这个领域的个人必须对基本的数学原理有广泛的理解,包括代数、统计学和微积分。
结论
材料科学涉及研究各种材料的组成和性质,也深深地植根于化学,物理和一定程度的生物学。因此,有兴趣追求该领域的职业生涯的学生必须具有自然能力的科学和数学。此外,在这一广泛和不断扩大的研究领域,有必要在这一广泛而不断扩大的研究领域取得成功,诸如分析技能,解决问题的技能,有效的沟通和人际交往技能等质量。