材料科学与工程学科是研究各类材料的组成及结构,制备合成及加工,物理及化学特性,使役性能及安全,环境影响及保护,再制造特性及方法等要素及其相互关系和制约规律,并研究材料与构件的生产过程及其技术,制成具有一定使用性能和经济价值的材料及构件的学科。
材料是人类取用自然界基本物质(单质和化合物),经组合和加工,得到具有预期性能,可用来制备各类器件、构件、工具、装置等器物的物质。在人类历史上,人们将石器、青铜器、铁器等当时的主导材料作为时代标志。在近代,钢铁材料的发展对于西方工业革命进程起到了决定性的作用,半导体材料的发展则把人类带入了信息时代,材料朝复合化、功能化、多
元化和纳米化发展。
自20世纪60年代初以来,物理学、化学和热力学等学科的发展推动了对物质结构和材料内秉性能的研究和了解;冶金学、金属学、陶瓷学、有机高分子科学、纳米科技等学科的形成
和发展推动了对材料的成分、制备加工技术、结构、组织性能及其相互关系的研究;金属材料、无机非金属材料、高分子材料等各类材料具有共同或相似的学科基础、科学内涵、乃至通用的研究方法与研究设备。同时随着科学技术的发展,材料领域相互渗透,在客观上需要对各类材料进行综合的了解和研究,在此背景下,材料科学与工程学科逐步形成并迅速发展成为一
门独立的一级学科。
当前,材料已与信息、能源并列为国民经济的三大支柱。材料是社会进步的物质基础和先导,是冶金、机械、化工、建筑、信息、能源和航天航空等工业的支撑。材料作为社会生产生活必要的组成部分,早已作为一个统一的范畴进入政治家和产业界的视野,独立的材料科学与工程学科也应运而生。
随着社会和科技进步,应用上既要求性能更为优异的各类高强、高韧、耐热、耐磨及耐腐蚀等新型结构材料,也需要各种具有力、光、电、磁、声及热等特殊性能及其耦合效应的新型功能材料,同时对材料与环境的协调性等方面的要求也日益提高。生物材料、信息材料、能源材料、纳米材料、智能材料、极端环境材料及生态环境材料等已逐渐成为材料研究的重要领域。同时,计算机在材料科学中的应用,为深入了解材料成分、制备工艺、组织结构性能的关系提供了可能,也为材料制备过程组织演变模拟提供了强有力的工具,计算材料和虚拟工程逐
步发展成材料科学与工程的一个重要分支。展望未来,材料科学与工程学科的发展方向主要包括如下几个方面:实现微结构不同层次上的材料设计以及在此基础上的新材料开发;材料的复合化、低维化、智能化和结构功能一体化设计与制备技术研发;材料加工过程的智能化、自动化、集成化、超精密化技术的开发等。另外,一方面要注重研究和解决有关材料的质量和工程
问题,不断挖掘传统材料的潜力;另一方面,也要特别注重研究和解决与能源、信息相关的新兴材料,支撑社会可持续发展。
材料科学与工程学科已成为现代科学技术的重要分支,它将为国民经济的发展和社会科技 的进步做出重要贡献。