近些年来，随着媒体将越来越多的注意力投放到纳米科学和纳米技术上，材料科学逐渐在许多大学被推到了前沿。美国的材料科学与工程研究正朝着更轻、更耐用、更多用途的方向发展，因此，前往美国攻读材料科学与工程专业拥有着强大的优势。
材料科学与工程（Materials Science & Engineering）是研究材料制备、结构、性能、加工的学科， 材料学是一个交叉学科，涉及物理、化学、生物等 ，它以材料学、化学、物理学为基础，系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面研究的学科。
美国材料科学也与工程专业与电子工程结合，则衍生出电子材料，与机械结合则衍生出结构材料，与生物学结合则衍生出生物材料等等。
在美国大学中，材料科学与工程专业一般开设在工程学院、工程与应用科学学院下，通常有独立的Department。其学位设置每个学校会有所不同，大体可以分为两种情况：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
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。
材料科学与工程专业涉及多个学科，一般分为如下几类：高分子材料，无机非金属材料，金属材料，计算材料科学，光、电、磁材料，复合材料。
主要研究橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料以及这些材料的制备、表征、加工、形貌、特性。 近些年高分子材料的发展非常迅速，有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，应用十分广泛，如轮胎、液晶电视、甚至防弹衣、航天飞机上都能用到高分子材料。高分子材料发展时间不长，研究成果多，申请难度比较大，专业的回报率还是比较高的。 就业可以在研究所、设计院、日化公司、汽车、电子电气、航空航天等企业 。
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，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。 现在对于金属材料的研究多与纳米材料以及复合材料相结合。
这个方向比较传统，竞争不太激烈，要求在国内大学里有金属材料的背景。就业方向是在钢铁公司、冶金、机械、军工、航空航天、仪表等行业的公司。
3.无机非金属材料 Ceramic Materials
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 ，由于陶瓷材料耐高温、耐磨、硬度大在无机非金属材料中应用最广泛。
无机非金属材料的申请竞争较金属材料激烈，就业前景也比较好。 将来就业可以去建设单位、设计院、研究所、建筑施工及管理企业、质检机构。
这是一种工程技术手段， 主要用计算机模拟以及分子动力学的方法进行材料结构、特征模拟、复杂材料的统计力学、大分子材料理论。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。申请人较少，Ph.D.学习难度大，完成学位时间长，一般需要6年的时间，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。
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。这个方向的竞争比较激烈，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。
主要研究碳纳米管的合成及自然材料的特征、无机材料的合成、有机和生物材料化学、材料加工、材料热力学、生物应用材料、分子细胞和生物力学、材料力学和生物材料、材料成像。 在研究过程中也会和仿生学相结合， 比方说人造骨骼和人造肌肉。
主要研究量子力学、材料的机械性能、纳米科学与工程、端口的纳米机械和纳米生物技术、纳米结构材料、纳米材料、纳米材料的加工。 纳米材料也是属于回报率比较高的一个研究方向。
主要研究太阳能电池、能量贮存、经济和环境材料选择、高级能量转换的基础、固态元件和能量转换、材料的能量贮存、能量和材料制定政策、未来能源系统材料。 应用最为广泛，也最常见的就是太阳能电池板。
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料 。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。
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