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　　1)陶瓷和玻璃

　　陶瓷和玻璃工程是最古老的科學(xué)領(lǐng)域之一，第一批陶瓷器皿起源于大約 12,000 年前。除了餐具、馬桶、水槽和窗戶等日常用品，近幾十年來也出現(xiàn)了許多高科技應(yīng)用，比如大猩猩玻璃——一種用于幾乎所有觸摸屏的高強度、耐用玻璃——已經(jīng)徹底改變了許多技術(shù)領(lǐng)域。在醫(yī)療方面，陶瓷的耐用性和強度使其成為許多關(guān)節(jié)置換術(shù)的核心組成部分。

　　2)聚合物

　　聚合物科學(xué)家主要研究塑料和彈性體——由長鏈狀分子組成的相對較輕且通常具有柔韌性的材料。從塑料飲水瓶到汽車輪胎，再到防彈凱夫拉爾背心，聚合物在我們的世界中發(fā)揮著深遠(yuǎn)的作用?？茖W(xué)家們致力于制造具有特定應(yīng)用所需的強度、柔韌性、硬度、熱性能和光學(xué)特性的塑料，同時也面臨一些挑戰(zhàn)，包括開發(fā)可在環(huán)境中分解的塑料以及制造用于挽救生命的醫(yī)療程序的定制塑料。選擇該領(lǐng)域的學(xué)生需要很強的有機化學(xué)技能。

　　3)金屬

　　冶金科學(xué)歷史悠久。人類使用銅已有10,000多年的歷史，而強度更高的鐵可追溯到3,000多年前。事實上，冶金學(xué)的進(jìn)步可以與文明的興衰聯(lián)系起來，要歸功于它們在武器和盔甲中的應(yīng)用。如今，冶金仍然是軍事的重要領(lǐng)域，但它在汽車、計算機、航空和建筑行業(yè)也發(fā)揮著重要作用。冶金學(xué)家經(jīng)常致力于開發(fā)具有特定應(yīng)用所需的強度、耐用性和熱性能的金屬和金屬合金。

　　4)電子材料

　　從廣義上講，電子材料是用于制造電子設(shè)備的任何材料。材料科學(xué)的這個子領(lǐng)域涉及導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體的研究。計算機和通信領(lǐng)域?qū)﹄娮硬牧蠈＜业囊蕾嚦潭群芨?，在可預(yù)見的未來，對專家的需求仍將保持強勁。太陽能等可再生能源也依賴于電子材料，在這方面仍有很大的效率提升空間。

　　5)生物材料

　　“生物材料”指的是與生命系統(tǒng)相互作用的材料，包括但不限于塑料、陶瓷、玻璃、金屬或復(fù)合材料，具有與醫(yī)療或診斷相關(guān)的某些功能。人造心臟瓣膜、隱形眼鏡和人造關(guān)節(jié)都是由生物材料制成的，這些生物材料具有特定的特性，可以與人體協(xié)同工作。新興的研究領(lǐng)域有人造組織、神經(jīng)和器官等。

　　6)3D打印

　　3D打印的優(yōu)勢在于小批量生產(chǎn)，僅制造所需的東西(稱為“快速原型制作”)，從而節(jié)省時間和材料，避免浪費?，F(xiàn)在有越來越多的可用源材料，例如金屬、合金和陶瓷粉末，可以用于逐層構(gòu)建大型物體;可以生產(chǎn)先進(jìn)的醫(yī)療假肢及航空航天和汽車零件;未來還可能會擴展到納米級，允許原子級的構(gòu)建。

　　7)光學(xué)材料與照明

　　從激光晶體到 LED，先進(jìn)的光學(xué)材料在高科技領(lǐng)域無處不在。通過材料科學(xué)，科學(xué)家們可以制出防彈、防碎、觸敏、導(dǎo)電及對光和溫度波動敏感的玻璃。常見的照明設(shè)備如發(fā)光二極管 (LED)，由氮化鎵 (GaN) 等半導(dǎo)體組成，可用于制作節(jié)能燈泡、電視和智能手機等電子設(shè)備的顯示屏。目前人們正在開發(fā)使用替代材料來生產(chǎn) LED，以提高效率和性能，尤其是亮度和顏色質(zhì)量，如有機半導(dǎo)體 (OLED) 和量子點 (QLED) 。

　　8)薄膜沉積

　　薄膜沉積工藝的各種技術(shù)對于所有高科技領(lǐng)域都至關(guān)重要，包括集成電路、半導(dǎo)體晶體和納米材料的制造等等?！俺练e”最薄的材料層是通過“濺射”等物理或化學(xué)方法實現(xiàn)的，通過離子轟擊將目標(biāo)材料去除并轉(zhuǎn)化為定向氣相/等離子相。

　　9)衛(wèi)星

　　材料科學(xué)是太空探索的基礎(chǔ)。外太空環(huán)境十分惡劣，這就需要能夠承受進(jìn)出地球大氣層的高溫以及太陽輻射持續(xù)轟擊的材料。由高純度氧化物制成的超白抗反射涂層、由鋁和鈹制成的超強和超輕的耐火結(jié)構(gòu)合金以及由銥(已知的最低腐蝕金屬)制成的部件已成為建造航天器和衛(wèi)星的標(biāo)準(zhǔn)。

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