材料专业:上天入地,缺其不可

2021-01-17 04:57周檀
课堂内外(高中版) 2021年3期
关键词:材料专业

周檀

作为经久不衰的热门专业,材料类专业兼具专业性和广博性。材料学子既要注重研究方向的专业性,又要平衡各学科之间的交叉性和综合性,既要入得了实验室做研究,又要进得了工厂搞生产。

实际上,许多材料都与我们的日常生活息息相关,这也决定了材料类专业的广泛就业,上可涉及航空航天、对地导弹,下可涉及汽车生产、手机电线。加上世界经济的飞速发展和国家政策的扶持,为本世纪材料类专业带来了新的东风,激励着一批批材料人才投身到一线生产和科研工作中去。

材料具体可分为基础材料、战略材料和前沿新材料。基础材料主要涉及钢铁、石化、冶炼、建筑等第二产业,包括金属、石油等材料,是材料家族中年纪最老的“大哥”,影响着我们衣食住行的方方面面。战略材料主要涉及交通运输、航空航天、医疗科技、智能制造等高新技术产业和第三产业,包括半导体、稀土、新能源材料、生物医用材料等已经开始规模化应用的新材料,它们的到来将开启未来的绿色智能生活。前沿新材料则是尚未形成大规模应用的一些新型材料,如石墨烯、碳纤维、3D打印、超导等,它们将是新的经济增长点,也将是衡量综合国力的重要因素。

随着第三次科技革命的到来,战略和前沿新材料与信息技术、新能源一起,被称为“现代科技发展的三大支柱”,成为许多国家重点发展的对象。

在国家对新材料产业的高度重视下,材料领域高新技术人才的缺口也将日益扩大。尽管目前由于产业结构升级等原因,许多省市的基础材料领域人才市场已近乎饱和,薪资水平也不算出众,但对于战略材料和前沿新材料领域的毕业生来说,他们的发展前景还是很可观的。

同时,从各大招聘网站可以看出,科研能力更强、学术水平更高的“材料人”获得的待遇相对更好。因此,新一代“材料人”要不断强化专业技能,精进专业知识,以应对时代和行业的检验。

材料类专业大数据

材料类专业招生地域性较强

全国材料类专业招生计划比例均匀,招生人数最多的三大专业是材料科学与工程、高分子材料與工程、材料化学专业。其中材料科学与工程专业招生人数占比为27%,位居榜首。在地域方面,山东省和辽宁省的招生人数名列前茅,远超全国平均水平,青海省与山西省紧随其后。这与上述省份的第二产业在GDP中占比较高的实际情况有关。

理工类大学为招生巨头

自2016年以来,材料类专业招生稳步增长,学科设置更为科学,招生院校也更为精准。其中,具有较为完善配套设备的理工类大学仍是招生巨头,招生人数占比为59.4%。

专业发展迎合新时代背景

材料处在产业链上游,新材料更是名副其实的朝阳产业。从日常生活的吃穿住用行,到高精尖的国防军工、航空航天、通讯设备等都离不开新材料。新材料是我国七大战略性新兴产业之一,从2005年至今,年均产值复合增长率超过25%,甚至超过了部分发达国家。

一线就业率高

材料专业应届毕业生就业率平均可达90%以上。“材料人”的主要出路多在各大工业企业的生产性岗位,其中80.56%的毕业生会进入一线岗位。

材料类专业三大就业方向

1.材料生产制备与应用:就业人数占比88.54%,包括新能源、建筑建材工程、集成电路、原材料加工、汽车配件工业等多个方向,从事建筑/建材/工程的毕业生占比最多,为34.37%。

2.学术/科研:占比4.17%。具体分为两大方向,毕业生既可以选择进入高校或研究院从事基础研究,也可以进入各类企业的研发部门从事应用研究。该方向薪资水平相对较高,但要求从业者需具备高学历和业内影响力。

3.管理类等:主要包括企业原料和产品的供应链管理、生产现场管理等。销售岗位的需求最大,占管理类岗位总需求的60%左右。

薪酬差距与学历水平挂钩

在中国薪酬网公布的各大专业应届毕业生薪资水平Top20榜单中,复合材料与工程专业、高分子材料与工程等材料类专业均榜上有名,其中,高分子材料与工程专业排进了高薪Top10榜单。

但材料类专业的起薪差距较大,对学历的要求也不尽相同。一般情况下,生产性岗位起薪较低,对学历要求较少;研发类岗位收入较高,也更看重学历;管理类岗位的学历要求和收入水平相对居中。

本科升学率高

数据显示,全国各大高校专业考研率排行Top5为:临床医学、能源动力系统及其自动化、工程力学、中医学和无机非金属材料工程专业。材料类专业的高考研率与其研究方向的专业性和精深性密切相关。

(数据来源于优志愿等平台)

郑州大学:为中国创造栋梁之“材”

近年来,国家高度重视材料学的发展与建设,“中国制造2025”更是把新材料作为十大重点突破领域之一。2017年,教育部启动新工科建设,新材料是其中的重要元素之一,这为材料学与其他学科的交叉融合提供了催化剂,也为材料学人才的发展创设了更多空间。

打破国外垄断

2020年12月17日凌晨,“嫦娥五号”成功完成了月球采样的任务并返回地球,实现了我国在航天领域的又一伟大成就。

作为汇聚多门学科、多个部门的高精尖工程,航天工业自然也离不开对新材料的应用。以航天员出舱作业时必须穿戴的宇航服头盔面窗为例,会要求其具有高抗冲击性、高光谱透过率且能够承受300℃的温差。

此前,这项技术为美国和俄罗斯所垄断,如今国内已经实现零的突破。从“神舟七号”到“神舟十一号”飞船,航天员的宇航服头盔面窗及相关塑料均由郑大的团队研制,各项性能指标皆能满足航天要求,这为我国航天事业的发展提供了极大动力。

加快国产化进程

目前,中国平板显示面板产业快速发展,产能已居世界第一,而在平板显示面板生产过程中需要用到的高性能ITO靶材,至今仍未研发出国产替代材料,特别是国内新型显示技术所需的高端大尺寸ITO靶材,几乎全部依赖进口。

经过二十多年的艰苦攻关,制备高性能ITO靶材的关键技术难题终于得以解决。这一成果,有赖于何季麟院士领衔的郑大高纯金属及靶材料研发团队。

随着技术难题的攻破,靶材料成功从“中国制造”转变为“中国创造”。同时,“平板显示用高性能ITO靶材关键技术及工程化”项目也获得了2020年度国家技术发明二等奖。

通过不断探索,研发团队还开发了多种高纯稀有金属,这为用于显示产业和集成电路的金属靶材提供了优质原料。

新材料熠熠生辉

2001年,郑大材料科学与工程学院成立。经过多年来的发展与更新,材料科学与工程专业已成为国家一流本科专业、国家级特色专业和河南省首届名牌专业,并进入国家世界一流学科建设序列。

学院目前成立了6个研究所(研究中心)、1个教学组织和1个实验中心,在高分子材料、耐火材料、高硬度材料、石墨烯材料等多个领域均取得了瞩目成就,多次获得国家级奖项。

先进高分子材料研究所开发的“长链尼龙工业生产技术”打破了国外的技术垄断,获得超过3000万元的科技成果转让费;新型耐火材料研究团队研发的金属复合碱性耐火材料先后荣获2020年度河南省教育厅科技成果一等奖、2020年度河南省科学技术进步二等奖。先进陶瓷及超硬材料团队历时近十年,研发出新一代超高精密聚晶立方氮化硼刀具,其技术和产品均达到了国际先进水平……

当然,熠熠生辉的不只是一个又一个瞩目的科研成果,还有其背后蕴藏着的深厚教研实力和勇于突破的科研创新精神。

以大国工匠培养优秀人才

每一个新型材料的研发,每一项尖端技术的掌握,都离不开科研工作者数十年如一日的执着坚守与艰苦攻关。

郑大材料科学与工程学院目前形成了以何季麟、申长雨两位院士为首的人才队伍,培养了一大批德能兼备的优秀教师,带领学生在各个大赛中取得了骄人成绩。

在第五届中国“互聯网+”大学生创新创业大赛中,学院学生荣获国家级金奖1项,国家级铜奖2项;在“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛中,学院学生获得国家级二等奖1项;在全国金相技能大赛中,学院学生获得金奖1项、银奖2项,同时以团体总分第一名的成绩捧得大赛流动奖杯……

奖项既是荣誉,也是初心,郑大一直致力于培养中国的栋梁之“材”,在新能源材料、功能材料与器件及纳米复合材料等方面,将会创造出更多的理论和技术创新,为提升河南省乃至全国的新材料设计与制造水平做出新的贡献。

专业解读:无处不在的材料类专业

材料科学与工程

本专业以材料学、物理学和化学为基础,系统教授相关基础理论知识和实验技能。专业可以进一步细分为新能源材料、高分子材料等几大研究方向,学生的日常学习包括材料物理、材料化学、金属材料等各个方面,既要从宏观视角探索材料的组成、结构、性能及应用等领域,也要通过广博的学习来构建关于材料学的精密知识网络。每一代材料科学与工程专业的学子,都在用实力诠释着何谓“什么都略懂一点,生活更精彩一些”的道理。

高分子材料与工程

本专业是化学化工专业的衍生,主要研究高分子材料的组成、结构与性能等内容。主要课程有无机化学、有机化学、高分子化学、聚合物加工原理等。本专业可进一步细分为多个研究方向,如研究高聚化合物的化学和物理基本原理、以高分子化合物为原料的新兴合成材料的成型加工技术等。研究对象有天然羊毛、蚕丝、纤维素、橡胶、合成塑料、纤维,等等,几乎都与我们的日常生活有关,就业面较广。

新能源材料与器件

本专业主要研究能源材料与器件、能源物理化学、能源存储与转化原理等内容。随着科学技术和社会生产力的不断发展,性能比传统材料和器件更为优异的新能源材料与器件备受瞩目,新PAGE 61能源的转化、利用和发展也成为了新的经济增长点。本专业学生可以从事高性能绿色能源材料、技术和器件的开发、发展等方面的工作,如研究和开发通讯、汽车、医疗等领域的动力电源,开发新型锂电池材料、新型燃料等。

智能材料与结构

本专业是国家基于当前国内智能制造领域对智能材料与结构专业的人才需求而设立的新专业,也是材料类专业家族中年纪最小的“小公举”,由教育部于2019年批准设立。该专业学生需学习相关理论知识,接受智能材料的组织分析、性能测试、系统集成等基本技能训练,并掌握智能材料的成分、组织结构、加工工艺等与性能之间的基本规律。简单来说,就是既要知道智能材料是“怎么来的”,也得知道它们是“怎么没的”,还得知道它们要“怎么造出来”以及“怎么变得更好”等。

材料设计科学与工程

材料设计,就是根据对象所涉及的空间尺度划分显微结构层次、原子分子层次等,并综合考虑各层次、多尺度的材料安排。本专业主要运用已知理论与信息,预报可能具有预期性能的材料,并提出其制备与合成方案,是材料类专业家族中的“预言家”。主要课程有材料力学性能、材料设计研究前沿、材料制备与装备工艺等。学生可从事材料科学基础研究,也可以从事新材料的研究加工、分析测试、组成设计等工作,且行业跨度较大,还可以涉及汽车、纺织、环保等多个领域。

复合材料成型工程

所谓复合材料,就是将两种不同优势的材料进行组合,从而发挥出更好的材料性能。本专业涉及材料学、物理学、化学等多个学科,是一门新兴的、极具发展潜力的多学科交叉新兴专业。核心课程包括材料复合原理、复合材料工艺设备、复合材料工艺学等。该专业毕业生就业面广泛,既可以进入相关领域的建筑、电力、航空航天、国防军工等企业从事科研工作,也可以到汽车、轻工、信息通讯等企业从事设计研发、测评维护、营销管理等工作,还可以进入高等院校和研究院进行科研教学工作。

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