美国大学材料工程专业速览

　　热门程度

　　上个世纪70年代以来，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。80年代又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。进入21世纪，以纳米材料、超导材料、光电子材料、生物医用材料及新能源材料等为代表的新材料技术创新显得更为异常活跃，新材料诸多领域正面临着一系列新的技术突破和重大的产业发展机遇。相应的，材料科学与工程专业也蓬勃发展起来，大多数工科和综合院校均开设了该专业。由于其应用领域广泛，综合了物理、化学、生物等各学科的知识，导致了该专业的申请人数逐年上涨。

　　热门指数：★★★★

　　留学费用

　　美国大学所开设的MSE专业在学制设置上大体可以分为两种：一是只开设MS和PHD学位，这里的MS学位有一年的，侧重于就业应用，例如西北大学，也有两年的，但是招生人数很少，主要是培养博士学位，例如佐治亚理工;另一种则是开设有常规的MS, MEng和PHD学位，MS是两年，而MEng则是一年。通常，两年的花费在50-70万，而一年的花费大概在30-40万。

　　就业前景

　　现在的材料科学与工程学科是多学科性的，由于材料的应用越来越广泛，并渗透到各行业，许多领域都与材料的制备、性质、应用等密切相关，使得材料成为机械、电子、化工、建筑、能源、生物、冶金、交通运输、信息科技等行业的基础，并与这些相关学科交叉发展。由此，使得材料工程专业就业十分广泛，可在政府经济管理部门或建设单位、设计单位、建筑施工企业、工程建设监理单位、房地产开发企业、工程咨询公司、国际工程公司、投资与金融等单位从事工程管理等工作，也可在高等学校或科研机构从事相关专业教学或科研工作。

　　材料工程的分支方向

　　材料工程可按多种方法进行分类：

　　•按物理化学属性分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料

　　•按用途分为电子材料、宇航材料、建筑材料、能源材料、生物材料

　　•实际应用中又常分为结构材料和功能材料

　　金属材料

　　金属材料是最传统的材料如钢铁材料、非晶态合金、结构金属材料、功能金属，主要研究它们的微观结构对材料力学和物理性能影响，合金中不同成份比例对材料硬度、韧性、拉伸强度的影响。主要课程有当代材料、材料科学和工程介绍、金属处理、粉末冶金、腐蚀与防护等。

　　申请分析

　　这个方向是材料领域最古老最传统的方向，竞争不是很激烈，对 GPA以及 GT成绩的要求都不是很高，申请者一般都是国内大学里金属材料或者相关专业的学生，即使学校一般，GPA 在3.0左右，TOEFL90左右，GRE310左右，都比较容易获得TOP100之内学校这个方向的录取。当然这个专业申请的人并不多，将来的就业范围基本上就是金属材料的科研领域，譬如钢铁公司、冶金、机械、军工、航空航天、仪表等行业，社会上的实用性比较差，就业前景一般。

　　无机非金属材料

　　无机非金属材料是三大基础材料之一，主要研究水泥、玻璃、光导纤维、非金属矿、绝缘材料、功能陶瓷如压电陶瓷等。由于陶瓷材料耐高温、耐磨、硬度大，因此在无机非金属材料中应用最广泛。

　　申请分析

　　这个专业方向也属于比较传统的方向，申请人数不是很多。不过近几年，陶瓷领域的发展比金属材料要迅速很多，例如，高温超导陶瓷材料的发现对经济产生了比较大的影响，目前在这个领域的研究非常活跃。因此这个申请方向比金属材料竞争激烈，将来就业的前景比金属材料要好，不仅可以在科研机构搞研究，而且某些陶瓷材料比如高温超导材料已经实现了产业化，就业的前景还是比较好的。

　　计算材料科学

　　主要是利用Monte Carlo模拟以及分子动力学的方法进行材料结构，特性的模拟和理论计算，材料热力学和动力学过程的模拟，超大大分子材料的理论计算，复杂材料的统计力学计算等等。主要是理论方面的研究，需要有数学、线性代数、统计学的背景。课程设置有材料原理、混乱和损坏理论、量子力学与分子动态仿真、仿真和纳米模型系统、计算机模型、完整的微电子器件装置。

　　申请分析

　　这个领域主要是理论研究，申请的人比较少，竞争不激烈。这个领域PhD学习难度比较大，完成学位的时间比较长，最短也要5年，一般都是6年，甚至有些课题需要7年，就业一般是去大学任教继续从事理论方面的研究。

　　高分子材料

　　研究内容包括生物材料，导电高分子材料，生物高分子材料，自组织生物材料，水溶胶以及高分子材料的制备以及高分子材料加工-形貌-特性的关系的研究。

　　申请分析

　　高分子材料是当今世界发展最迅速的产业之一，高分子材料已广泛应用到电子信息、生物医药、航天航空、汽车工业、包装、建筑等各个领域。很多美国大学都在高分子的研究领域投入了巨大的科研力量，这个领域不像金属材料，经过上百年的发展已经到了非常成熟的地步。高分子的兴起才几十年，研究成果层出不穷，高分子导电，软光刻技术的发展对电子工业的发展起到了巨大的推动作用。因此这个方向的竞争是比较激烈的。申请这个方向的学生一般来自高分子材料专业，还有化学系和化工系的学生。在就业方面可以到研究所、设计院、日化公司、汽车、电子电气、航空航天等企业从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作，就业前景很不错。

　　电子、光学、磁性材料

　　主要研究光学与光谱学、液晶、聚合物二级管、光电池和光子晶体、半导体材料和装置、磁存储器、磁性薄膜及磁性发电机装置、压电晶体的表面和界面特性。主要课程有量子力学、材料化学、势力学及阶段均衡、结构固定的缺点、材料的机械性能、电子学、热力学、非结晶固定、高分子物理、材料成像、电子电磁材料。

　　申请分析

　　该专业是现在材料科学中最大的热门，所以申请人数也是最多的，竞争也就最为激烈。不管是从硬件条件和软件条件都有很高的要求，申请者在具备扎实的数学、物理、外语、电子学和计算机科学基础的同时，需要具备熟练的实验技能。由于现在社会朝微电子方向发展，所以就业前景非常乐观，可以去电子业、研究机构、汽车等行业。

　　材料科学发展的新兴方向

　　最近十几年，材料科学的发展具有高度交叉的特点，很多从事材料研究的学者都来自物理，化学，生物，电子工程等不同的背景。目前最尖端的材料研究领域是纳米材料、纳米复合材料、生物材料、能源材料等等。这些材料都是最近几年开始迅猛发展，申请难度比较大，需要申请者有很好的物理、生物、化学背景，但是就业非常好，可以去制药厂、医疗器材、国防机构等。

　　总体上看，一般偏理论和传统的学科是比较好申请的，应用方面、新兴热门是比较难申请的，比如金属材料、材料计算科学相对来说比较好申请，而无机非金属材料、电子、光学材料、高分子材料是比较难申请的。

　　美国大学材料工程研究生学位设置

　　在美国大学中，材料科学与工程专业一般是在工程学院下，有独立的Department。之前说过其学位设置每个学校会有所不同，大体可以分为两种情况：一是只开设MS和PHD学位，这里的MS学位通常是针对就业的Professional学位;另一种则是开设有常规的MS, MEng和PHD学位，MS通常是两年，以授课为主，侧重学术，毕业后可以选择就业也可继续攻读PHD学位;而MEng则是一年，主要针对就业，更侧重于实践。值得注意的是，有不少学校只对国际生开设PHD课程，即使有MS学位的开设，招收国际学生的数量很少。

　　常见的课程设置：

　　• Thermodynamics of materials

　　• Introduction to materials

　　• Kinetics of materials

　　• Physical metallurgy

　　• Processing and properties of ceramics

　　• Composites

　　• Fundamentals of polymers

　　• Polymer processing

　　• Mechanical behavior of solids

　　• Materials engineering design

　　• Materials characterization laboratory

　　• Engineering computational laboratory

　　• Degradation of material

　　• Failure analysis

　　• Phase equilibria

　　• Senior design project

　　美国材料工程研究生申请要点

　　考试要求

　　语言考试：有的学校不接受雅思成绩，因此建议准备托福。MSE专业对于托福的要求会根据学校层次的不同有所区别，一般达到80-85的区间就可以满足一般要求，但对于以名校为目标的申请人，最好还是要考到100以上。

　　GRE考试：至少要达到300。最好要考到320以上，如果以前100为目标，则需要达到310以上。

　　申请难度

　　从总体上来说，材料科学与工程专业的竞争与其他理工类专业相比，譬如EE，CS等，不是非常激烈，当然，对于和先进电子技术和纳米科技相关的研究方向，比如微机电系统，纳米光电子材料，纳米生物材料等方向的竞争要比传统的金属或者非金属材料的竞争激烈一些。需要注意的是，有不少学校MSE专业MS项目是不招生的，如果要申请PHD学位，难度还是很大的。

　　美国材料工程研究生选校策略

　　地理位置

　　学校所在的地理位置对于将来的实习和就业有着非凡的意义。因此，在选校时，一定要格外关注学校的地理位置，周边的产业分布。大城市就业机会多，这是一个不争的事实。除此之外，对于大部分材料专业的学生来讲，还要考虑其专业分支

　　方向的选择，不同的分支研究可进入的就业领域也是有区别的。譬如，选择生物医学材料方向的毕业生，主要是进入医院或是制药厂做研究，因此东北部地区特别是新泽西州众多的制药公司就是一个很好的选择;选择金属等传统材料方向的毕业生，大部分会进入重工业领域，对于五大湖地区特别是匹兹堡这样的传统工业区是比较匹配的;而选择新兴纳米材料、能源材料以及半导体等方向的研究，加州会是不错的选择。

　　学校特点

　　除了地理位置的考虑，学校的自身特点和研究特色也是申请者需要重点考虑的因素。美国有材料科学的大学分别有自己不同的特点，从名称上看都叫材料科学与工程，但实际上不同的学校研究的方向和侧重点有很大的差别，不同学术背景的申请者应该选择适合自己的学校申请。下面是对美国开设材料科学与工程的学校进行分类说明：

　　1.综合材料类：

　　这类学校是指上述所有领域的研究方向全部包括，这些学校的综合排名和专业排名都非常高，因此申请难度比较大：University of Illinois-Urbana Champaign, University of California at Berkley, MIT, Northwestern University, Pennsylvania State University, Georgia Institute of Technology, Cornell University.

　　2.偏重金属材料方向的学校：

　　这类学校的材料科学与工程系主要偏重粉末冶金，凝固与铸造，合金相变，磁性材料的性能与制备，材料的力学性能等。这类学校适合那些从事传统金属材料学习和研究的申请者。

　　这类学校主要有：University of Tennessee, Michigan Tech, New Mexico Institute of Mines and Tech, University of Connecticut,University of Missouri-Rolla, Purdue University, Case Western Reserve University, Michigan State University, Auburn University, Worcester Polytechnic Institute.

　　3.偏重于高分子类材料的学校：

　　这类学校适合那些在中国从事高分子材料或者化学、化工背景的申请者。University of Virginia, University of Delaware,University of California-Davis, Clemson University，SUNY-Stony Brook.

　　4.高度交叉类的学校：

　　偏重于新兴纳米材料，半导体材料，纳米光电子材料的学校。这类学校材料系研究的都是非常前沿的课题，他们的课题和教授都和其他的院系有非常紧密的联系，充分体现了当前材料研究的高度交叉性：Princeton University专门有普林斯顿材料研究院PRISM，主要从事纳米光电子，纳米量子材料器件的研究，申请者不仅要有扎实的材料基础，同时还必须有非常强的物理电子学背景，申请的难度很大。

　　University of California-San Diego 这个学校的材料系是不同的院系组合起来的，没有专门的材料系的faculty，几乎所有的项目都来自不同的院系。这样的材料系适合具有物理，化学，电子工程等专业背景，并偏重材料研究的申请者，对于专门学习材料专业的申请者不是非常合适。

　　Columbia University材料系是固体物理系和地质科学与采矿系共同组建的，主要从事半导体材料的研究，偏重于从固体物理的角度研究材料的特性，因此比较适合物理背景的申请者。材料系的申请者物理基础比较单薄，申请比较困难。

　　读材料工程硕士还是博士学位？

　　对于大多数的学生来说选择硕士还是博士学位申请，是一个经常困扰大家的问题。首先，申请者应该明确自己的留学需求，如果要做学术科研，PHD一定是必经之路，硕士两年的学习是远远达不到需求的，特别是材料科学这种偏重学术研究的专业，只有常年在实验室和faculty工作，才能接触到更前沿的学术成果。所以，有不少的学校在MSE专业的学位设置时明确只招收PHD，即使有MS学位通常也不太会招收国际生。另外，据海外学生反馈的情况来看，如果是材料的MS，找工作的机会也是很小的，单纯的上一年或是两年课，对找工作帮助会很小。
     当然，并不是说申请材料专业的只能读PHD，还是有相当多的院校是开设了MS、PhD甚至是Meng项目的。然而，还是会有一些学校MSE系的MS项目不收国际学生，只招美国人，有的甚至只是挂个名，压根就不开班。所以想申MSE硕士的同学申请前务必确认所选的学校是否会招MSE国际硕士以及招收的人数情况，否则哪怕你硬件再硬，也是枉然。

　　以下是据不完全统计的MSE招收硕士学生的情况，仅供参考：

　　已知的不收国际MSE的MS的大学名单：

　　PSU、OSU、Delaware、VT、WISC、RPI、Purdue、UCB、UT-A、UMN、Gatech、Drexel、UCSB、Lehigh、UConn、NCSU、TAMU、UIUC、Kentucky、UMD

　　已知的招收国际MSE的MS的大学名单：

　　CMU、UFL、Upenn、SUNY-SB、Cornell、WSU (Washington State U)、WPI、ASU、USC、Rochester、ISU (Iowa State University，据悉他家MSE的MS录取时没奖，但是基本上一年后最差也能弄个半奖，好一点的能得个全奖)、Stevens、Stanford、UCI、Northwestern、UCincin、Columbia、UPitt

　　注：以上名单根据工作室多年的申请经验及其他申请材料硕士的同学的经历整理而来，部分信息来自网络，可能有错误或不完善的地方，欢迎广大同学指正。

　　专业方向

　　从一些学校的MSE系对国际学生只开放PhD项目的情况来看，MSE在美国是一门偏研究的学科，与实际应用有一定的差距。像纳米材料、超导材料甚至很多陶瓷材料等，研究这些方向的学生毕业了大部分会选择做faculty。对于大部分人而言，进入工业界还是首选。所以，对于MSE专业想申MS的同学，可以考虑转专业申请。至于可转的专业，如果喜欢polymer或材合成之类的，可以转申ChE甚至Petroleum Engineering，事实上有不少的学校材料与化工是在一起的;如果喜欢材料成型、铸锻焊、Materials Processing之类的，可以转申ME;如果是搞材料物理的，可以转申EE下面的半导体器件或solid state electronics等等;如果是搞数值模拟、计算材料学的，可以转申CS。

　　转到这些相关方向的目的在于，一是这些可转申的专业比MSE更容易就业，二是由于它们相对于MSE更偏向于应用，一般都会招收国际MS学生。其实只要确定学校的MS项目肯收人，我们就已经成功了一半，因为现在的大多数自费MS真的挺水的，只要硬件达标，就基本会被录取。

　　另外，对于MSE专业，想申PhD的学生，也建议不要只把眼光放在MSE系里。这几年，国内学MSE的学生实在太多了，申请的人数也日益增多，再加上最近美国MSE的funding很紧张，使得MSE的offer比较难拿。大家可以充分利用MSE专业interdisciplinary的特点，考虑一下近似专业的offer。

　　G、T分数要求

　　选校的定位比较复杂，需要考虑申请人各方面的背景以及各学校往年的录取标准。简单从硬件标准上说，GPA达到80，GRE达到300，IBT达到80，可以定位在美国前100的学校;GPA达到85，GRE达到310，IBT达到90以上，可以定位在美国综合排名前50的学校;如果希望申请TOP30甚至TOP10的学校，GPA需要达到85以上，GRE达到315以上，IBT达到100以上。以上排名均以US NEWS给出的美国大学综合排名为准。

　　当然，以上的学校划分是按照通常的理工类专业分数要求给出的一般标准，毕竟还是有一些学校是有自己独特的录取要求的。有些学校是GT、GPA控，比如CMU、UIUC、UT-Austin、JHU，西北(T90是假象要求);有些学校是非GT控，譬如Purdue，UMich，PSU，USC，UCDavis(他们家是paper控，T没100也可以申请的，不像网站上说的那样), UMD，TAMU，UVa，UWisc等。具体还要参考学校每年的实际录取情况要求。

　　套磁

　　关于是否要套磁，通常博士申请是必须的，但是也有个别学校硕士申请也必须套磁，即先有老师愿意接收你才行，比如Wisconsin。套磁更多的是找到与自己匹配的专业方向和教授，增大自身的录取几率，但并不是说套到教授就一定会被录取。

　　已知的必须套磁的学校有：

　　PSU, UT-Austin, UMD, JHU, UCDavis, WSU这些学校必须套磁，才有希望拿全奖offer，要不就是被反套磁才行，否则希望渺茫。

　　USC的申请虽然是committee，但faculty有推荐权。还有些学校套磁基本是没用的：

　　UMich, Purdue, RPI, CMU, TAMU, OSU, Brown等。这些学校都是committee决定，但如果你能套到committee成员无疑是一个bonus.

　　对于申请博士的学生来说，关注faculty的精度非常重要，不一定非得参考专业排名的。选校的时候一定要看系里faculty的方向是否和自己match，美国人心里match非常重要，比如PSU申请的时候一定要match才会有人理你。

     

　　相关案例：

　　美国名校南加州大学材料工程硕士申请成功

　　成绩一般获佛罗里达大学材料工程硕士录取+$4500

　　美国宾夕法尼亚大学材料工程硕士申请成功

　　相关排名：

　　2016USNEWS美国大学本科材料工程专业排名

　　2016《美国新闻与世界报道》美国材料工程专业研究生排名

  编辑：翁晓兰