材料设计科学与工程专业介绍

摘要：材料设计科学与工程专业是一个多学科深度交叉的新兴专业，融合了材料科学、物理学、化学、计算机科学、工程学等多个领域的知识，旨在通过理论、计算、实验与数据科学相结合的方法，加速新材料的研发与应用，以满足高科技产业和前沿领域对新型材料的迫切需求。

材料设计科学与工程专业是一个多学科深度交叉的新兴专业，融合了材料科学、物理学、化学、计算机科学、工程学等多个领域的知识，旨在通过理论、计算、实验与数据科学相结合的方法，加速新材料的研发与应用，以满足高科技产业和前沿领域对新型材料的迫切需求。

专业概述

材料设计科学与工程是在材料科学快速发展，尤其是新材料不断涌现、制备技术持续进步和应用领域日益拓展的背景下应运而生的。

其核心目标是“设计”而非“发现”材料：即通过理解材料的成分、结构、工艺、性能与行为之间的内在关系（构效关系），利用计算模拟、数据挖掘和先进实验手段，定向地设计并制备出具有特定性能的新材料。

这与传统材料专业的主要区别在于，更侧重于计算机辅助设计，传统材料科学更注重材料的制备、加工、表征和性能测试，而材料设计科学与工程则更强通过理论计算、模拟和数据驱动的方法，在材料制备之前预测其性能，实现逆向设计。高度交叉性，深度融合了计算机科学和数据科学，需要运用高性能计算、机器学习等手段处理材料大数据。

培养目标

旨在培养具备扎实数理基础、材料科学专业知识、创新实践能力和国际视野的高素质复合型工程技术人才。毕业生应能够：掌握材料设计的基本原理和方法，了解材料制备、性能测试及失效分析等方面的技术和手段。运用计算工具（如Python、MATLAB及多种专业软件）进行材料模拟、数据挖掘和性能预测。在能源、信息、生物、环保等诸多领域从事新材料的设计、研发、制备、分析和管理工作。

课程体系

数理基础课程：工科数学分析、线性代数与空间解析几何、概率论与数理统计、大学物理、大学化学、高级计算机语言，构建坚实的数学、物理和计算机基础，为后续专业学习打下根基。

学科基础课程：材料科学基础、材料工程基础、材料基因概论、材料现代分析测试方法、计算材料学原理、材料数据挖掘、数学物理方法、量子力学、固体物理、物理化学，传授材料科学与工程的核心理论和知识，并引入材料基因、数据挖掘等前沿概念和方法。

专业方向课程：材料设计原理、材料计算方法、材料性能分析与测试技术、材料失效分析、新材料设计与开发，深入学习材料设计的专门知识和技术。

前沿与特色课程：功能材料、材料设计研究前沿，介绍当前材料科学领域的热点方向和最新进展。

就业前景与发展方向

1. 就业领域

新能源领域：如动力电池材料、光伏材料等。

信息与半导体领域：芯片制造所需的各类关键材料。

航空航天：耐高温复合材料、轻量化结构材料等。

生物医用：人工关节、血管支架等生物相容性材料。

其他领域：如环保材料、智能材料（如可折叠屏幕用的柔性显示材料）等。