一、材料学的专业排名

【专业特色】本科生在用3年左右时间系统完成基础理论、人文科学、工程技术基础和专业基础课的学习和实践后，分别按材料物理、金属材料、无机非金属材料、复合材料和电子材料5个方向侧重培养。

目前建有“新型陶瓷与精细工艺”国家重点实验室、“先进材料”教育部重点实验室、“摩擦学”国家重点实验室摩擦材料分室等重点实验室。

近年来承担国家“八五”、“九五”科技攻关任务，973、863高科技新材料研究项目，国家自然科学基金项目及各部委、省市科技开发项目近200项。取得过多项具有国际先进水平的科技成果。

【毕业生去向】既可从事基础科学研究工作、工程技术工作，又可独立承担相关专业领域教学、管理工作。【专业特色】哈工大材料学院紧密围绕国防尖端技术发展需要的新型材料、新型材料的精密和特种加工技术设置课程和内容，培养国防尖端技术发展所需的优秀工程技术及管理人员。现有材料学与工程、材料物理、材料成型与控制工程、焊接技术与工程4个本科专业。有两个国家重点学科和1个国防科工委重点学科。

学院建有现代焊接生产技术国家重点实验室、金属精密热加工国防科技重点实验室。

【毕业生去向】每年有40%的毕业生进入北京、上海、天津、深圳、广州的科研、事业单位和国有大中型企业及高校就业。每年考研率达40%左右。【专业特色】材料科学与工程学院的前身为上海交通大学冶金系。材料学和材料加工工程学科为国家重点学科。

有金属基复合材料国家重点实验室、教育部高温材料及高温测试开放实验室、国家轻合金工程中心。

近年来，学院承担国家自然科学基金、部委、企事业单位以及国外大公司的科研项目200余项，年均科研经费约1500万元。3年来科研成果20项，7项达到国际水平。

【毕业生去向】该专业近3年来本科生就业的供需比连续保持在1∶2.5左右。本科生学习成绩优秀者可成为本校或其他院校、科研机构硕士研究生，或被选拔出国继续攻读硕士、博士学位。西安交通大学

【专业特色】材料科学与工程专业的本科设有金属材料工程、高分子材料工程、粉末冶金与陶瓷材料工程、腐蚀与防护及表面工程等专业方向。学生入学后可自由选择专业方向。

学院拥有材料制备、评价和产品开发实验大楼。曾获省部级以上奖70余项。年均获得国家自然科学基金项目4至5项、国家攻关、863项目10余项，年均发表论文150余篇。

【毕业生去向】可在高校、科研单位工作，也可在机械、冶金、化工、能源、电子、交通、轻纺、军工等企业从事工程技术与管理工作。【专业特色】中南大学材料类隶属于211工程、985工程高校——中南大学粉末冶金研究院，本专业按照“材料类”招生，涵盖材料化学、粉体材料科学与工程2个专业。在全国名列前茅。

●材料化学注重材料学科与化学学科交叉特色，培养具有坚实的材料化学专业理论基础，较强的科学研究能力和创新意识，一定的组织能力、团队**能力以及国际化竞争能力，并能从事材料教学、研究、产品开发、工艺设计、材料加工制备、性能检测和生产经营管理的高素质复合型人才。

●粉体材料科学与工程培养具有坚实的专业理论基础以及材料科学专业知识，较强的实践能力和创新意识，一定的组织能力和团队**能力以及国际化竞争能力，并能从事高性能新材料科学研究与技术开发、工艺设计、材料加工制备、性能检测和生产经营管理的高级专门人才。

【毕业生去向】粉末冶金研究院拥有1个一级学科国家重点学科，6个二级学科博士点， 2个国家重点实验室，1个国家工程研究中心，1个国家级国际联合研究中心，1个湖南省工程技术联合研究中心。学院已与美国、英国、日本等18个国家和地区的高校建立了广泛而深入的学术交流与合作关系。毕业生就业面广阔，近年来一次性就业率稳定在100%。在科研、国企、外企单位承担技术攻关、管理、创新研发工作。【专业特色】材料科学与工程专业创建于1950年，是我国早的金属材料学科之一，国家级重点学科。专业课的培养目标是使学生具有新材料研究开发能力、材料领域技术咨询和管理能力，具有计算机基础知识、工程技术和使用近代仪器分析材料显微组织的能力，具有现有材料质量的控制和改进、材料的合理应用和工艺开发的能力。

拥有教育部材料电磁过程研究重点实验室，教育部材料先进制备技术工程研究中心，教育部新材料与功能材料网上合作研究中心以及辽宁省金属防护专业技术服务中心。

【毕业生去向】该校毕业生主要就业行业包括：计算机、金融、教育和科技咨询等领域。很多毕业生继续攻读硕士、博士学位。【专业特色】材料科学与工程学院拥有材料科学与工程一级学科博士学位授权点和博士后流动站，包括3个二级学科博士点和5个硕士学位授权点，并设有3个本科专业。主干学科“材料学”和“材料加工工程”为国家重点学科，“新型高性能与功能材料”是国家“十五”、“211工程”重点建设学科。

近5年来，学院承担国家攀登计划、国家863计划、国家自然科学基金等科研项目300多项。重点建设的高分子光电材料与器件实验室、高分子结构与性能实验室达到国际先进水平。

【毕业生去向】近几年学院毕业生就业率在95%以上，大多从事高分子材料加工、高分子材料合成、信息材料、医用材料、新型建筑材料、电子电器、汽车、航空航天、贸易等工作或到研究院所、高等学校和海关、商检等政府部门，或攻读硕士、博士学位。【专业特色】材料科学与工程专业创建于1952年。大学初期不分专业方向，学生可根据特长、爱好和个人发展目标选修课程，4年级采用“双向选择”方法，确定毕业论文指导教师和研究课题。大部分本科生课程由学科带头人、博士生导师、教授担任主讲。从一年级开始就实行本科生导师制，并选派学科带头人和学术骨干担任导师。本科生培养目标以继续攻读研究生为主，教学内容、毕业论文研究课题以高新技术材料为特色。

拥有大量现代分析测试仪器、材料实验装置和专业教学实验基地。现有材料科学与工程一级学科博士点，在所有材料二级学科上都有硕士和博士学位授予权。该专业建有国家重点学科、博士后流动站和国家重点实验室，在“九五”和“十五”期间都是“211工程”和“985计划”重点建设的学科。

【毕业生去向】近年来三分之二左右的毕业生免试或考取国内外研究生。其余毕业生主要应聘于大专院校、科研部门和高新技术企业。历年来毕业生一次就业率均为100%。【专业特色】材料科学与工程学院入学前期按“宽口径、厚基础、高素质”模式培养，在第7学期，根据社会需求、本人兴趣确定主修专业方向。

该专业设高性能结构材料设计方向、光电信息功能材料方向、材料加工过程计算机辅助设计与智能化控制方向，分别隶属于材料科学系、信息功能材料系和材料工程系。

【毕业生去向】在高等学校、科研机构、企事业单位从事教学、科研开发、设计与制造工作，或在海关、商检、外贸、科技等部门从事质量检测、技术监督、生产管理等工作。【专业特色】材料科学与工程学院现有5个本科专业。学院拥有3个国家重点学科，1个国家重点实验室，1个国家专业实验室，1个国家工程研究中心，3个省部级重点实验室和两个“211工程”重点建设实验室。

【毕业生去向】本科部分优秀毕业生被推荐到国外继续深造，如德国亚琛工大、丹麦南丹麦大学、新加坡国立大学等国际一流大学。每年有40-50名被推荐免试攻读硕士研究生。

毕业生可在机械、电子信息、冶金、航空航天等行业，从事材料的生产、质量检验、工艺与设备设计、材料的再生与利用、材料化学失效和控制技术研究、新材料的研究与开发以及经营管理工作。【专业特色】材料科学与工程学院，是我国材料领域学科门类齐全的学院之一。目前设有材料科学与工程、材料成型及控制、材料化学等3个本科专业，6个硕士点、5个博士点及材料科学与工程一级学科博士后流动站。

【毕业生去向】多年来，学院毕业生一次就业率均为100%，在电子信息、生物、医*、军工、机械、化工等行业中发挥着重要作用。【专业特色】北工大材料学科设立于1960年，1995年列入国家“211工程”重点建设学科，材料学现为国家重点学科。实行本科生导师制，二、三年级开始在导师指导下参与科学研究。

【毕业生去向】毕业生可在国家和北京市事业单位、外资企业、上市公司中就业，可以出国留学，推荐或考取研究生、双学位、软件工程硕士等。【专业特色】材料科学与工程学院的材料学科是国家重点学科。高分子材料科学与工程是学院教学与科研的传统强项。碳及复合材料、无机非金属材料和金属材料防护学科在全国具有很高的知名度。

本科生在三年级后按专业方向培养。学院现已覆盖了高分子材料、生物功能材料、复合材料、碳材料、信息记录材料、金属及表面保护材料、先进陶瓷、材料物理与化学、材料加工等领域。

学院建有“可控化学反应的科学与技术基础”教育部重点实验室、“新型高分子材料制备与加工”北京市重点实验室。近5年来，学院承担和完成了国家级和省部级科研项目180余项，获得国家级和省部级奖项20项。

【毕业生去向】学院毕业生就业率达95%，主要以科研院所居多。学生25%以上考研。【专业特色】材料科学与工程学院下设6个系和4个研究所，材料加工工程为国家一级学科。各专业结合材料与材料加工基本理论围绕汽车工业急需及未来发展所涉及的材料与材料加工领域组织教学。在超塑性与塑性精密加工、汽车用铸造合金新材料及其精密成型、汽车关键件精密塑性成型工艺与设备、汽车现代焊接成型与控制、材料的宏观和微观结构层次上的各种测试、分析、表征方法研究等方面优势突出。

近5年来，承担国家科委、总装备部、国家自然科学基金等各类科研项目100多项，获国家、省部级科技成果奖36项。建有汽车材料教育部重点实验室、功能矿物应用基础与物化性能检测方法国土资源部开放实验室、吉林省汽车材料工程研究中心。

【毕业生去向】近5年来保送、考取的硕士研究生占毕业生总数36%，到中国一汽、海尔等国有企业的占32%，到上海大众、上海汇众等合资企业的占13%，到高校、科研单位及**的占10%。【专业特色】材料科学与工程学院覆盖了原金属材料及热处理、金属塑性加工、铸造及复合材料4个博士点。其中铸造学科为国家级重点学科，材料科学与工程一级学科设有博士后流动站，1998年又首批被批准为按照一级学科培养博士生的单位。

学院建有凝固技术国家重点实验室、陕西省磨擦焊工程技术中心、陕西省磨擦焊重点实验室。目前承担国家“九五”、国家自然科学基金等科研项目数十项。已有14项成果获国家科技进步奖和国家发明奖，90多项成果获省部级科技进步奖。

【毕业生去向】该专业毕业生供需比例为1∶4.3。全校学生一次性就业率为96.8%。【学院概况】郑州大学材料科学与工程学院是学校重点建设的工科院系之一，现设有六个系：高分子材料科学与工程、高分子成型与模具、材料科学与工程（金属复合）、材料科学与工程（无机非）、材料成型与控制工程和包装工程；一个国家级实验教学中心：材料科学与工程实验教学中心和一个省级研究所：河南省高温材料研究所。

【师资队伍】学院现有教职员工138人，其中教授37人，副高职称50人，具有博士学位者63人，其中中国科学院院士2人、博士生导师16人、国家杰出青年科学基金获得者1人、国家级突出贡献专家2人、国家“百千万人才工程”第一、二层次人选2人、国务院学位委员会材料学科评议组成员1人、国家级教学名师1人、教育部新世纪优秀人才支持计划资助3人、教育部教学指导委员会委员4人、全国优秀教师1人、享受国务院政府特殊津贴的专家6人、河南省优秀专家5人。

【学科建设】学院设有材料科学与工程一级学科博(硕)士点；材料物理与化学、高分子化学与物理、材料学、材料加工工程4个二级学科博士点；高分子化学与物理、材料学、材料加工工程、包装材料与工程、皮革化学与工程5个二级学科硕士点；材料工程1个专业学位硕士点。材料科学与工程学院拥有材料加工工程国家级重点学科，国家“211”一、二、三期重点建设学科，材料学河南省重点建设学科，并设有材料科学与工程博士后流动站。

【科研能力及成果】材料科学与工程学院的科研基地有：国家橡塑模具工程研究中心，材料成型过程及模具教育部重点实验室，河南省高温功能材料重点实验室，河南省高等学校高分子材料重点学科开放实验室，河南省高等学校模具、材料工程及装备重点学科开放实验室等；各类实验室面积12000余平方米，拥有先进的现代材料制备及分析测试仪器设备，为进行材料的合成与加工、微观结构分析及性能特征研究创造了良好的条件。

材料科学与工程学院是一个门类比较全的教学研究群体，研究方向主要涉及材料物理与化学、高分子材料、金属材料、无机非金属材料、复合材料、电子材料、薄膜材料、环境材料、生物材料及纳米材料等；主要研究领域有精细高分子材料、新型工程塑料、皮革材料、高分子材料成型加工及模具技术；铝、镁轻合金材料、新型生物医用合金材料、新型高温耐磨材料、钨钼合金、非晶、微晶材料、材料成型及控制(铸造、焊接及热处理)；高铝钒土、锆刚玉莫来石和氧化物与非氧化物复合材料等高温功能材料、高性能水泥基复合材料；新型包装材料、包装设计和包装印刷等。

材料科学与工程学院近年来承担国家重点科技攻关、国家攀登计划、“863”、“973”、国家“高技术”产业化示范工程、国家自然科学基金重点项目以及河南省各级重大、重点项目等110余项，获国家科技进步奖和省部级科技进步奖28项，其中国家科技进步二等奖2项，河南省科技进步一等奖3项、二等奖15项；发表论文1200余篇，其中被国际三大检索(SCI,EI,ISTP)收录的论文400余篇；申请国家发明专利60余项，获得授权40余项。

二、气体蒸发法纳米材料的制备工艺条件

蒸发-冷凝法此种制备方法是在低压的Ar、 He等惰性气体中加热金属,使其蒸发汽化,然后在气体介质中冷凝后形成5-100 nm的纳米微粒。通过在纯净的惰性气体中的蒸发和冷凝过程获得较干净的纳米粉体。右图为该方法的典型装臵。 3 1.电阻加热法:欲蒸发的物质(例如,金属、CaF2、 NaCl、FeF2等离子化合物、过渡族金属氮化物及氧化物等)臵于柑蜗内.通过钨电阻加热器或石墨加热器等加热装臵逐渐加热蒸发,产生元物质烟雾,由于惰性气体的对流,烟雾向上移动,并接近充液氮的冷却棒(冷阱, 77K)。在蒸发过程中,由元物质发出的原子与惰性气体原子碰撞因迅速损失能量而冷却,这种有效的冷却过程在元物质蒸汽中造成很高的局域过饱和,这将导致均匀成核过程。 4特点:加热方式简单,工作温度受坩埚材料的限制,还可能与坩埚反应。所以一般用来制备Al、Cu、Au等低熔点金属的纳米粒子。 5 2.高频感应法以高频感应线圈为热源,使坩埚内的导电物质在涡流作用下加热,在低压惰性气体中蒸发,蒸发后的原子与惰性气体原子碰撞冷却凝聚成纳米颗粒。特点:采用坩埚,一般也只是制备象低熔点金属的低熔点物质。 6 3.溅射法此方法的原理如图,用两块金属板分别作为阳极相阴极,阴极为蒸发用的材料,在两电极间充入Ar气(40～ 250Pa),两电极间施加的电压范围为0.3～1.5kv。由于两极间的辉光放电使Ar离子形成,在电场的作用下 Ar离子冲击阴极靶材表面,使靶材从其表面蒸发出来形成超微粒子.并在附着面上沉积下来。 7粒子的大小及尺寸分布主要取决于两电极间的电压、电流和气体压力。靶材的表面积愈大,原子的蒸发速度愈高.超微粒的获得量愈多。用溅射法制备纳米微粒有以下优点:(1)可制备多种纳米金属,包括高熔点和低熔点金属。

三、单晶材料的单晶制备方法:

此法为常用方法，是从结晶物质的熔体中生长晶体。适用于光学半导体，激光技术上需要的单晶材料。

（一）晶体生长的必要条件。

根据晶体生长时体系中存在的——由熔体（m）向晶体（C）自发转变时——两相间自由焓的关系：Gm(T)>Gc(T),即△G=Gc(T)-Gm(T)≈△He-Te△Se-△T△Se=△T△Se<0。结晶时,△Se>0，只有△T<0。熔体单晶体生长的必要条件是：体系温度低于平衡温度。体系温度低于平衡温度的状态称为过冷。△T的绝对值称为过冷度。过冷度作为熔体晶体生长的驱动力。一般情况：该值越大，晶体生长越快。当值为零时，晶体生长停止。

（二）晶体生长的充分条件

晶体生长是发生在固-液（或晶-液）界面上。通常为保证晶体粒生长只需使固-液界面附近很小区域熔体处于过冷态，绝大部分熔体处于过热态（温度高于Te）。已生长出的晶体温度又需低于Te。就是说整个体系由熔体到晶体的温度由过热向过冷变化。过热与过冷区的界面为等温区。此面与晶体生长界面间的熔体为过冷熔体。且过冷度沿晶体生长反方向逐渐增大。晶体的温度低。这种由晶体到熔体方向存在的温度梯度是热量输运的必要条件。热量由熔体经生长面传向晶体，并由其转出。

晶体生长的充分条件：（dT/dz）c一定、(dT/dz）m为零时，整个区域熔体处于过冷态，晶体生长速率大。对于一定结晶物质，过冷度一定时，决定晶体生长速率的主要因素是晶体与熔体温度梯度（dT/dz）c与（dT/dz）m的相对大小。只有晶体温度梯度增大，熔体温度梯度减少，才能提高晶体生长速度。需指出：晶体生长速度并非越大越好，太大会出现不完全生长，影响质量。

（三）晶体生长方法

1提拉法：提拉法适于半导体单晶Si、Ge及大多数激光晶体。

工艺流程：

1）同成分的结晶物质熔化，但不分解，不与周围反应。

2）预热籽晶，旋转着下降后，与熔体液面接触，待熔后，缓慢向上提拉。

3）降低坩埚温度或熔体温度梯度，不断提拉籽晶，使其籽晶变大。

4）等径生长：保持合适的温度梯度与提拉速度，使晶体等径生长。

5）收晶：晶体生长所需长度后，拉速不变，升高熔体温度或熔体温度不变，加快拉速，使晶体脱离熔体液面。

6）退火处理晶体。

2坩埚下降法：

在下降坩埚的过程，能精密测温，控温的设备中进行。过热处理的熔体降到稍高于凝固温度后，下降至低温区，实现单晶生长，并能继续保持。

3泡生法：

过热熔体降温至稍高于熔点，降低炉温或冷却籽晶杆，使籽晶周围熔体过冷，生长晶体。控制好温度，就能保持晶体不断生长。

4水平区熔法：

盛有结晶物质的坩埚，在带有温度梯度的加热器，从高温区向低温区移动，完成熔化到结晶过程。

以上四种晶体生长使用的坩埚，应具备：熔点高于工作温度200℃，不与熔体互熔起化学反应，良好的加工性及抗热震性，热膨胀系数与结晶物质相近，常用铂、铱、钢、石墨、石英及其它高熔点氧化物。以水、重水或液态有机物作溶剂的溶液中，可生长完整均匀的大尺寸单晶体。

（一）晶体生长基本原理

1晶体生长的必要条件：一定温度条件下，溶液的浓度大于该温度下的平衡浓度（即饱和浓度）称过饱和，其大于的程度称过饱和度，它是溶液法晶体生长的驱动力。

2晶体生长的充分条件：把溶液的过饱和状态控制在亚稳定区内，避免进入不稳定或稳定区。

（二）晶体生长方法

1降温法：利用不断降温并维持溶液亚稳过饱和态，以实现晶体不断生长的方法。

2流动法：控制饱和槽和生长槽间温差及流速并使其处于亚稳过饱和态。维持晶体不断生长。

3蒸发法：利用不断蒸发溶剂，并控制蒸发速度，维持溶液处于亚稳的过饱和状态，实现晶体的完全生长。

4电解溶剂法：利用电解原理，不断从体系中去除溶剂，以维持溶液过饱和状态，实现晶体不断生长。关键是控制电解电流，即溶剂电解速度保持体系处于亚稳区。

5凝胶法：两物质的溶液通过凝胶扩散，相遇，经化学反应，生成结晶物质，并在凝胶中成核，长大。（一）基本原理

高温溶液法生长的结晶物质，须在高温下，溶于助溶剂，形成过饱和溶液。因此，助溶剂选择，溶液相关系的确定，是溶液生长晶体的先决条件。

助溶剂应具备的条件：

1）对结晶物质有足够大溶解度，并在生长温度范围内，有适宜的溶解度温度系数。

2）与溶质的作用应是可逆的，形成的晶体是唯一、稳定的。

3）具有尽可能高的沸点及尽可能低的溶点。

4）含有与结晶物质相同的离子。

5）粘滞性不大，利于溶质扩散和能量运输。

6）无*、无腐蚀性。

7）可用适当溶液或溶剂溶解。

（二）晶体生长方法

1缓冷法及改进技术

以0.2－5℃/h的速度，使处在过饱和态的高温溶液降温，先慢后快，防止过多成核。温度降到出现其它相或溶解的温度系数近于0时，较快速降温。并用适当的溶剂溶掉凝固在晶体周围的溶液，便得晶体。

改进技术

（1）坩埚局部过冷（2）采用复合助熔剂（3）变速旋转坩埚（4）刺破坩埚以利于分离。

2助溶剂挥发法:恒温下借助助溶剂的挥发，使溶液保持亚稳定过饱和态，以保持晶体生长。

3籽晶降温法：引入籽晶后，靠不断降温维持溶液的亚稳定过饱和度，保持晶体不断生长。

晶体是十分奇妙、美丽而又用途巨大，而自然界中天然形成的晶体多含有大量的缺陷，从而影响到它的应用。在实验室中，采用精巧的设备，严格设定晶体生长所需的温度、气氛和组分，通过严格控制的条件可以生长出符合需要的高质量晶体。（一）基本原理

利用运输反应来控制反应的进行，其生成物必须是挥发性的，且要有唯一稳定的固体相（所希望的）生成，ΔG→0?反应易为可逆，平衡时，反应物与生成物有足够的量。

（二）晶体生长方法

1升华法

将固体顺着温度梯度通过晶体在管子的冷端从气相中生长的方法。

即：在高温区蒸发原料，利用蒸气的扩散，让固体顺着温度梯度通过晶体在冷端形成并生长的方法。

固→气→固常压升华

常压升华（P>1 atm）：As、P、CdS

减压升华（P<1 atm）：雪花、ZnS、CdSe、HgI2

2蒸气运输法

在一定的环境相下?利用运载气体来帮助源的挥发和运输?从而促进晶体生长的方法。通常采用卤素作运输剂。在极低的氯气压力下观察钨的运输?发现在加热的钨丝中，钨从较冷的一根转移到较热的一根上。

冷端：W+3Cl2↹WCl6

W以氯化物的形式挥发；热端、分解、沉积出W，规则排列，生长出单晶体。此法常用来提纯材料和生长单晶体。不仅可以生长纯金属单晶，也可用于生长二元或三元化合物。如：ZnIn2S4、HgGa2S2、ZnSiP2。

3气相反应生长法让各反应物直接进行气相反应生成晶体的方法。成为工业上生产半导体外延晶体的重要方法之一，常用于制膜，如TiC、GaAs。

目前人类科技的镍基单晶材料共有五代。