如果当初多一点了解材料科学 你会不会过得更好?


在网上,吐槽专业、吐槽科研已是一种传统,或者是一种习惯。吐槽对于一些人来说是对当初设想和现实之间的差距的抱怨和发泄。但是,如果当初多了解一点专业或者科研,会不会不至于像今天那样有那么多吐槽?

而最近材料牛发表的一篇QS版全球高校材料科学排行,从底下的质疑和吐槽发现,很多人对材料科学的理解是有误的。作为还在已经给材料科学搬了7年砖,以后还要继续搬下去的人,受材料牛编辑之邀,讲一讲我所理解的材料科学。

材料科学定义

材料科学与工程,被认为是一种基础性的工科。其实它有两部分,一部分是材料科学,一部分是材料工程。材料工程是工科说得过去,但材料科学可是理科。理解材料科学,你要从理科的角度,而不是工科。

材料科学是研究材料的组织、结构与性能的关系,探索自然规律,以便更好的指导材料的成功应用。它考虑的是成分与结构对性质、使用效能的影响。

而材料工程研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题。它考虑的是合成与加工对性质、使用效能的影响。

材料科学和材料工程差别很大

如果追溯到炼金、冶炼的话,材料工程是一个非常古老的学科。在近代,材料学科出现,也主要是冶金方面,把它归到机械大类里也无妨。其实,在上世纪80年代以前,材料学科是按机械培养的。时至今日,材料科学与工程下的材料加工,划归到机械学院的高校也是有的。

材料加工的主要研究对象,也以用途比较广泛、发现相对较早的材料为主,比如金属、陶瓷等等。

这样的专业,老牌的工科院校和传统材料实力大户,都有开设。放在30-40年前,我们所说的材料专业,基本等同于材料工程。

它的就业也还算好。只是在这个追逐财富的大背景下,工资低那是不可饶恕的“重罪”,所以它也逃不脱吐槽的命运。其实,钱是少一点,但还过得去。上个大学,就想走上人生巅峰,那不现实。

但是,笼统地说学了材料不好找工作,这也是不对。比起材料科学来,材料工程并没有不好找工作这个问题。

材料科学不是只有材料学院的人在做

近几年的材料科学榜单中,一些理科见长的高校往往排在前头,有的甚至没有材料学院,仅仅是一个小系。这并不是榜单不准。相对于材料科学与工程学科排名,材料科学榜单要准得多,因为它有确定的准则——论文。

材料科学与工程是一个学科设置,而材料科学是一个研究领域。材料科学与工程大专业下面的材料物理与化学,从事的就是材料科学。除此之外,还有不少专业也在从事材料科学研究,例如凝聚态物理、物理化学、无机化学、分析化学等等。

材料科学与前面所说的材料工程差别很大,培养模式上也有很大的差异。

本人大学是材料物理,课程就跟材料加工、材料学差别很大。我们基本不跟材料学院其他专业的同学上课,反倒是经常跟理论物理的同学一起上课,学量子力学、固体物理。读研的时候,专业变成了凝聚态物理。

研一上课时候,一门凝聚态物理的课刷新了我的三观。在课上,老师要求我们对今后要从事的研究做一个介绍。同学们中,有做纳米的,有做超导材料的,虽说都是研究材料,但是除了知道是在做纳米、超导之外,基本没听懂。那帮理论物理专业的同学动不动就是玻色爱因斯坦凝聚、第一性原理、对称性破缺,还是些什么玩意。而我上去讲的绝缘材料,讲它的性能、制备工艺,当前将如何去改善它的性能以符合应用。结果,老师来了句,你这个是科普。好吧,跟其他同学比起来,还真是科普。

后来,这门课成为了学生生涯中唯一一门靠死记硬背,而且是背下所有答案,包括公式才过关的。要是没有原题,那些题目,真是一道也不会。

其他学材料学的同学们常说余永宁的《材料科学基础》是学院路天书。我倒觉得让我去学《凝聚态物理导论》,那才是天书。

而在硕士毕业谢师宴上。当我谈起自己是凝聚态物理专业毕业的。指导老师开玩笑道:“一直以为你是按材料学培养的,原来你是凝聚态物理啊,当初应该要求高一些,不发篇PRL不准毕业。”如果这是真的,那我还是不毕业了。

但是,要不学物理课程,做材料科学研究还是会非常吃力的。甚至于,材料科学这个领域,学物理和学化学的好像才是主场。

如果翻开一些顶级的材料期刊(其实稍差一点的材料期刊也是一样),你会发现,材料的制备只是其中一个很小的部分,后面大段大段在通过各种表征方式来探讨材料性能中的深层机理。仅仅是做出一种性能还不错的材料,对基本原理解释不清,是发不了好文章的。因此,具有较好的物理、化学基础,从事材料科学研究有很大的优势。

走进一个主要做材料工程的实验室,加工类的设备会很多,尤其是一些大型加工设备。参观过北科大的做加工的实验室,看起来就是一个做中试的加工厂。而主要做材料科学的实验室,比如我读研的实验室和现在工作的实验室,测试类的设备会很多。

每年,汤姆森出版商都会根据高质量的材料科学文章,排出一个高被引科学家的名单。如果你看那个名单中的科学家,他们的研究方向里基本没有传统金属,也少陶瓷,以炭材料、纳米、有机高分子等等新材料为主。

而且,这些高被引科学家,基本不在各大高校的材料学院中。

如果你再看看从事材料科学的中科院院士,也很少在材料学院,教育背景也多以物理、化学,而非材料学院中的材料专业。

为什么我总说不在材料学院,不是材料专业。因为很多从材料学院培养出来的同学,可能并没有想到还有很大一个群体在从事材料科学,总以为搞材料就是实验室那点热处理、焊接的玩意,那太狭隘了。

现在的材料科学,所研究的材料和内容已经极其丰富。甚至你可能会有一个错觉,搞物理的在玩材料,搞化学的在玩材料,搞机械的在玩材料,搞生物的在玩材料,搞医药的还在玩材料。当然,当你真正去了解其他领域搞材料的,玩法各不相同。

因此,要说明的是,一个高校的材料科学实力,通常以发表的学术论文作为考量,并不能盯着它的材料学院,而要看到物理、化学、生物等等一系列老师的努力。

而且,当初材料学科是按机械培养,后来朝着跨学科发展。而物理、化学领域一直有材料基础研究。

这就是你看材料科学的榜单和材料科学与工程的学科排名会差别很大。后者是材料科学与工程的学科考量,属于材料学院的事情,传统材料名校通常会排在前面,这也是很多材料学院同学比较熟悉的高校。

但是材料科学榜单,排在前面的一定是理科实力强劲的高校,以工科见长的在后头,甚至上不了榜单。如果你说这种榜单不准,那是不太了解材料科学。

相比于材料科学与工程学科的排名,材料科学的可能更明了一点。哪所学校在材料科学期刊上发的论文多,影响因子高,被引的多,哪所学校就会排在前头。

反而,学物理的研究材料科学更狠一点。材料工程还可以从企业中获得科研经费,物理基本没有这条道,只有政府投入一家。相对于其他物理领域,比如引力波这种,材料科学离现实应用相对近一点,成果也好出一点。

谁叫材料科学灌水、跟风比较方便呢。一个科学家发现了一种新材料,发了篇Nature。后边就有一拨人掺点杂、改改性能,也能发在一个过得去的期刊上发表。当然,这是材料科学研究一大毒瘤,目前还看不到根除的可能。

材料科学的成果相对较容易出,但是由于离现实生产太远,因此主要是拿政府基础研究资助。这一部分的资助在整个研发支出中是比较小的。因此,材料科学的竞争还是非常激烈的。

材料科学职位很难找

但跟材料工程不一样,要得到一个材料科学研究的职位不容易。企业自然是没可能,只能在高校和中科院系统中打转。这种工作才是真正难找。

而具体到一个材料科学方向能够容纳的人也非常少,圈子很小,做来做去就是那帮人。我读研时候的研究方向,聚在一起开了个会,全国的人加起来也就5桌人。

更重要的是,材料科学的研究门槛变得很高了。想要做出更好的材料科研(简单说发更好的文章),对高端先进的设备依赖越来越大,成本也很高。因此一些没钱的学校,材料科学研究可能不好开展。

在这方面,马太效应更大。清华大学的一个实验室的科研经费,就有可能比偏远地区的985、211一个学校的材料科研经费都多。隔壁实验室,一共就30多人,据说去年人均科研经费500万。当然,他们不是主要做材料。

所以去一些比较差的高校,后边的学术生涯就会比较坎坷了。为了吸引优秀的博士过去,学校往往还需要给几十万安家费。

得到一个较好的材料科学研究职位,博士学历往往是起步价,甚至要海外留学背景,查本科学历等等看起来比较恶心的条件。归根结底,还是岗位太少,人太多。

至于读研时候捣鼓点材料科学研究的硕士毕业生们,只是一个材料科研领域中的过客,对找到一份材料科学的工作,不要抱太大的指望。你看凝聚态物理专业的毕业生,从来不抱怨工作难找。

材料牛新锐作者独孤九剑供稿,材料牛编辑整理。

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