說起高分子材料,很多人會覺得高深莫測,其實(shí)從家用電器到醫(yī)療器械,從國防軍工到航空航天,從化學(xué)建材到芯片領(lǐng)域的光刻膠,高分子材料已經(jīng)普遍應(yīng)用于我們的生活中。我們?nèi)粘=佑|到的,如人造絲織物、人工關(guān)節(jié)、電梯導(dǎo)軌、輸油管道、飛機(jī)機(jī)身涂料等,都用到高分子材料。
一、專業(yè)解析
高分子的微世界
什么是高分子?顧名思義,高分子即分子量較大的分子,又稱為巨分子。高分子是由小分子單元通過共價(jià)鍵連接而成的,與一般的小分子相比,其分子量往往達(dá)到幾萬甚至幾百萬。自然界的動植物包括人體本身,就是以高分子為主要成分而構(gòu)成的,如棉、毛、蠶絲等都天然高分子材料。
除天然高分子材料外,還有合成高分子材料、功能高分子材料等。一般來說,石油經(jīng)過催化裂解、分離提純,可制備得到各種有機(jī)小分子化合物,再經(jīng)過進(jìn)一步聚合反應(yīng),獲得合成高分子,傳統(tǒng)材料如塑料、合成橡膠、合成纖維。功能性高分子具有特殊功能,如導(dǎo)電、磁性、光學(xué)、生物相容性等。
高分子材料與工程專業(yè)主要研究高分子材料的組成、機(jī)構(gòu)與性能方面的知識、研究高聚化合物的化學(xué)和物理機(jī)能原理,以及以高分子化合物為原料的合成材料的成型加工技術(shù)。
比如說同樣都是聚丙烯材料,為什么既可以做成塑料杯、又可以做成薄膜,他們在成型過程中經(jīng)歷了哪些變化?是否可以通過分子設(shè)計(jì)改變結(jié)構(gòu),制造可降解醫(yī)用縫合線和人造器官?如何優(yōu)化光刻膠的性能,提高光刻技術(shù)在半導(dǎo)體制造中的精度和效率等等。
高分子材料與工程學(xué)什么
高分子材料與工程專業(yè)需要深入學(xué)習(xí)的知識包括物理化學(xué)、高分子化學(xué)、高分子物理。物理化學(xué)是以物理原理和實(shí)驗(yàn)技術(shù)為基礎(chǔ),研究化學(xué)體系的性質(zhì)和行為。高分子化學(xué)是高分子材料與工程學(xué)科的基礎(chǔ),學(xué)生需要學(xué)習(xí)各類聚合反應(yīng)的原理和特點(diǎn)。高分子物理是研究聚合物結(jié)構(gòu)性能的一門學(xué)科,需要學(xué)生了解聚合物的多層次結(jié)構(gòu)、分子運(yùn)動及主要物理、力學(xué)性能。
高分子材料與工程基礎(chǔ)和專業(yè)課程主要包括:無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、儀器分析、化工工程、高分子化學(xué)、高分子物理、聚合物的形成和加工、聚合反應(yīng)等。各招生院校的具體課程設(shè)置,考生可登陸高校官方網(wǎng)站查看。
聽學(xué)長說說怎么學(xué)
“物理化學(xué)、高分子化學(xué)、高分子物理可以說是高分子專業(yè)的基礎(chǔ),我覺得學(xué)好這幾門課,對專業(yè)的學(xué)習(xí)非常重要?!备叻肿硬牧吓c工程專業(yè)畢業(yè)生悠悠同學(xué)介紹說。
高分子是從有機(jī)化學(xué)中派生出來,同物理化學(xué)緊密相連,但又不等同于物理或化學(xué)。比如在經(jīng)典化學(xué)中,化合物有明確的分子式,但到了高分子化學(xué),很多時(shí)候不夠明確,日常學(xué)習(xí)過程中需要記的知識比較多,如常見的聚合物的反應(yīng)式、條件、物理性能等。
高分子物理學(xué)起來比較抽象,有些基礎(chǔ)理論要用到很多的數(shù)學(xué)理論,比如初等幾何、微積分、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、向量知識等。學(xué)生還要學(xué)會分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),因?yàn)槌烁叻肿踊瘜W(xué),高分子物理和高分子材料都有相對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課。
二、專業(yè)與就業(yè)
全國普通高校畢業(yè)生規(guī)模:14000-16000人
新材料產(chǎn)業(yè)作為“中國制造2025”重點(diǎn)發(fā)展的十大領(lǐng)域之一,到2025年人才需求缺口約為400萬人。在國家政策和市場的雙重驅(qū)動下,我國新材料產(chǎn)業(yè)保持了快速增長的態(tài)勢。據(jù)工信部預(yù)計(jì),到2025年產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值將達(dá)到10萬億元,年均復(fù)合增長率達(dá)13.5%。高分子材料作為新興產(chǎn)業(yè)重要組成部分納入到“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃,涉及建材、汽車、包裝、電子電器、航空航天、軍工、輕紡及生物醫(yī)藥等各領(lǐng)域。
就業(yè)選擇面寬,適應(yīng)性強(qiáng)
高分子材料與工程專業(yè)選擇面比較寬,適應(yīng)性也很強(qiáng),就業(yè)單位遍及政府機(jī)關(guān)、國有企事業(yè)單位、外資企業(yè)及高新技術(shù)企業(yè)等多種類型。畢業(yè)生可以到航空航天、汽車制造、電子信息、能源、計(jì)算機(jī)制造、通信材料、生物醫(yī)用設(shè)備、建材等行業(yè),從事高分子材料研發(fā)、高分子材料制品設(shè)計(jì)和成行加工、成形裝備與模具設(shè)計(jì)及制造,以及生產(chǎn)管理、產(chǎn)品開發(fā)等工作。也可以到高等學(xué)校、科研單位從事科學(xué)研究與教學(xué)工作;還可以到政府部門從事行政管理、質(zhì)檢監(jiān)督等工作。
據(jù)部分高校畢業(yè)生就業(yè)質(zhì)量報(bào)告顯示,高分子專業(yè)本科畢業(yè)后,選擇繼續(xù)學(xué)習(xí)深造的同學(xué)占多數(shù),大部分同學(xué)選擇在本?;蛲庑@^續(xù)攻讀本專業(yè)或其他專業(yè)的研究生或博士生。
為什么選擇高分子專業(yè)
“很多人說,生化環(huán)材是四大天坑,我覺得太夸張了?!庇朴平榻B說:“我選擇高分子主要有三個(gè)原因。第一是我喜歡化學(xué),也喜歡做實(shí)驗(yàn),把課程和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,會發(fā)現(xiàn)很多有趣的內(nèi)容。微觀世界,自有一方天地,你甚至可以當(dāng)一把造物主,創(chuàng)造出新材料。第二,從比例上來看,高分子材料在材料里是用量比較多的,有市場潛力。且未來功能性高分子產(chǎn)業(yè)發(fā)展會更繁榮。第三,這個(gè)專業(yè)深造率比較高,讀研出國的機(jī)會多,不少高校保研率在50%以上。將來也可以選擇做科研,比較適合我這樣的女生?!?/p>
未來高分子材料的發(fā)展趨勢
隨著科技進(jìn)步和社會發(fā)展,人們對高分子材料的性能要求也越來越高。綠色環(huán)保型高分子材料將成為未來的研究熱點(diǎn)。這類材料具有良好的生物降解性,有助于減少環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。另外,高分子材料正朝著高性能化、多功能化的方向發(fā)展,如高強(qiáng)度、高韌性、高耐熱性;導(dǎo)電、導(dǎo)熱、磁性、光敏等不同性能,以滿足更多領(lǐng)域的需求。
材料歷來是生產(chǎn)力的標(biāo)志,對材料的認(rèn)識和利用的能力,在某種程度上影響著社會發(fā)展速度和人們的生活質(zhì)量。先進(jìn)高分子材料能更好地服務(wù)于國家戰(zhàn)略需求,為推動我國產(chǎn)業(yè)升級和科技進(jìn)步貢獻(xiàn)更大力量。
三、報(bào)考指南
高分子材料與工程專業(yè)屬于工科中的材料類。材料類是個(gè)大家族,本科階段共有19個(gè)專業(yè),包括8個(gè)基本專業(yè)和11個(gè)特設(shè)專業(yè),高分子材料與工程就是8個(gè)基本專業(yè)之一。目前,全國本科階段開設(shè)高分子科學(xué)與工程專業(yè)的高校有200余所。
2017年教育部啟動新工科建設(shè),材料學(xué)是新工學(xué)的重點(diǎn)建設(shè)領(lǐng)域。在“雙一流”建設(shè)名單中,材料科學(xué)與工程學(xué)科有32所高校入選一流學(xué)科,這些學(xué)校包括:北京大學(xué)、清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京科技大學(xué)、南開大學(xué)、天津大學(xué)、吉林大學(xué)、東北師范大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、華東理工大學(xué)、東華大學(xué)、南京大學(xué)、蘇州大學(xué)、東南大學(xué)、浙江大學(xué)、安徽大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、南昌大學(xué)、鄭州大學(xué)、華中科技大學(xué)、武漢理工大學(xué)、中南大學(xué)、中山大學(xué)、華南理工大學(xué)、四川大學(xué)、西安交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、上??萍即髮W(xué)、中國科學(xué)院大學(xué)。
擁有高分子專業(yè)國家特色專業(yè)院校名單:北京化工大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱理工大學(xué)、華東理工大學(xué)、青島科技大學(xué)、四川大學(xué)、長春工業(yè)大學(xué)、東華大學(xué)、華南理工大學(xué)、吉林大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)、湖北大學(xué)、武漢工程大學(xué)、大連理工大學(xué)、沈陽化工大學(xué)、江蘇工業(yè)學(xué)院、北京服裝學(xué)院、鄭州輕工業(yè)學(xué)院。
不同院校各具特色
各高校開設(shè)的高分子材料與工程可以說是各具特色,專業(yè)優(yōu)勢和培養(yǎng)重點(diǎn)也略有不同。考生在考慮院校時(shí),可以選擇符合自身情況和興趣愛好的方向。
浙江大學(xué)高分子學(xué)科歷史悠久,該專業(yè)依托單位為高分子科學(xué)與工程學(xué)系,是我國第一個(gè)包含高分子化學(xué)、高分子材料和聚合反應(yīng)工程專業(yè)的理工結(jié)合型學(xué)系,下設(shè)高分子科學(xué)、高分子復(fù)合材料和生物醫(yī)用大分子三個(gè)研究所,建有“教育部高分子合成與功能構(gòu)造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”等六個(gè)科研平臺。
四川大學(xué)高分子學(xué)科實(shí)力雄厚,現(xiàn)有高分子材料工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、高分子研究所、高分子材料系、高分子材料加工工程系、醫(yī)用高分子材料及人工器官系、高分子材料與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室等教學(xué)科研機(jī)構(gòu)。
北京航空航天大學(xué)是國內(nèi)最早開展航空非金屬材料教學(xué)、研究及應(yīng)用的單位之一,主要研究方向包括:高分子設(shè)計(jì)合成與表征、功能高分子、結(jié)構(gòu)/功能一體化復(fù)合材料等。
北京化工大學(xué)擁有國家碳纖維領(lǐng)域唯一的“碳纖維國家工程技術(shù)研究中心”,建有“碳纖維及功能高分子材料”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、生物醫(yī)用材料北京實(shí)驗(yàn)室,天然高分子醫(yī)用材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等9個(gè)省部級研究基地。
北京服裝學(xué)院高分子材料與工程專業(yè)的前身是化學(xué)纖維專業(yè),其高分子材料與工程是以纖維為載體,實(shí)現(xiàn)服裝功能化和智能化的工藝融合。先后獲批國家級特色專業(yè)、教育部首批“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”、“新工科”建設(shè)項(xiàng)目和國家級一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)。
關(guān)注視力和空間想象力
材料類專業(yè)對考生的身體條件有一定的要求,視力情況要符合要求。根據(jù)《普通高等學(xué)校招生體檢工作指導(dǎo)意見》患有輕度色覺異常(俗稱色弱)不能錄取的專業(yè)中就包括高分子材料與工程專業(yè)。另外,任何一眼矯正到4.8鏡片,度數(shù)大于800度的考生不宜就讀材料類專業(yè),當(dāng)然這并不是硬性規(guī)定,考生在報(bào)考時(shí),還是要認(rèn)真閱讀各高校招生章程中的具體要求。
學(xué)習(xí)高分子專業(yè)有很多基本的概念和理論需要同學(xué)們理解和記憶。高分子材料的性能是由其微觀結(jié)構(gòu)和運(yùn)動決定的,但后者又是不可見的,想象其結(jié)構(gòu)和運(yùn)動是什么樣子的,需要同學(xué)們有一定的空間想象力。之前我們也提到,高分子化學(xué)、高分子物理是高分子專業(yè)的基石,學(xué)好了這幾門課,學(xué)起其他知識來就會事半功倍。喜歡物理和化學(xué)的同學(xué)在今后的學(xué)習(xí)中會更有優(yōu)勢。
任何條件都不是絕對的,熱愛是最好的老師,只要同學(xué)們不斷深入,持之以恒,在學(xué)業(yè)的道路上終能收獲不一樣的精彩。歡迎大家投入到高分子創(chuàng)造的繽紛世界中去。
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