材料的小世界，我們的大未來

潘夢(mèng)婕

宇宙是一個(gè)很大很大的存在，對(duì)它來說，人類十分渺小;微觀世界是一個(gè)很小很小的存在，對(duì)它來說，人類又十分的龐大。但你是否能想到，在微觀世界中做出的改變，可能會(huì)對(duì)我們的生活，甚至對(duì)宇宙的探秘，產(chǎn)生巨大的影響。研究材料中的微觀原子、分子的世界，并將其應(yīng)用在人類的生活領(lǐng)域，便是我所學(xué)的專業(yè)——材料科學(xué)與工程。

材料科學(xué)與工程主要研究材料的性能、成分、制備加工以及組織結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，運(yùn)用先進(jìn)的電子顯微鏡、熱重分析儀等精密儀器觀察各種材料的結(jié)構(gòu)，分析對(duì)比各自的優(yōu)勢(shì)，對(duì)現(xiàn)有的材料進(jìn)行類似“縫衣服”的修改，或者將幾種材料混合，制成新的材料。

起初，我對(duì)這個(gè)專業(yè)的興趣并不大，畢竟在大部分人看來，微觀世界和宇宙一樣，是距離自己的生活十分遙遠(yuǎn)的東西。但隨著學(xué)習(xí)的深入，我發(fā)現(xiàn)這個(gè)專業(yè)所學(xué)的內(nèi)容在我們的日常生活中隨處可見，并給我們的生活帶來了巨大的變化。你也許只知道一條裂紋會(huì)給物體帶來破壞，卻不了解增加一條裂紋也可以成為增強(qiáng)材料性能的方法;你也許只看到了宏觀世界物體的各種形態(tài)，卻不了解在材料世界中分子的排列方式與宏觀世界的物體大同小異;你也許只聽過5G新時(shí)代的口號(hào)，卻不了解其中的核心技術(shù)。下面就讓我?guī)阕哌M(jìn)材料的世界，聊一聊我在本科階段對(duì)材料世界進(jìn)行簡(jiǎn)單探索的故事。

材料世界秘密的初探索

材料科學(xué)與工程本科階段學(xué)習(xí)的內(nèi)容比較廣，但也各有側(cè)重。

記得剛上大二的時(shí)候，我印象最深刻的科目是《無機(jī)材料物理與化學(xué)》，這門課程主要向我們揭示了材料發(fā)生變化背后的原因。在第一節(jié)課上，老師給我們講了關(guān)于“泰坦尼克號(hào)”沉船的秘密。在上那節(jié)課之前，我也只是感慨于男女主角的愛情悲劇。課后我才明白，如果當(dāng)時(shí)的工程師不過多地追求船體的強(qiáng)度，也許這場(chǎng)悲劇是可以避免的。這節(jié)課讓我打開了新世界的大門，開始對(duì)材料內(nèi)部的世界產(chǎn)生興趣。

在大二下半年的學(xué)習(xí)中，我們不僅要學(xué)習(xí)材料發(fā)生斷裂、彎折或者相互融合時(shí)的表面現(xiàn)象，還會(huì)接觸更加微觀的世界。在《材料科學(xué)與基礎(chǔ)》的課堂上，老師給我們展示了由簡(jiǎn)單的分子模型拼接成足球狀的足球烯，講授了水、水蒸氣和冰的三相點(diǎn)。我們對(duì)材料學(xué)的探索也由剛開始淺層的“知其然”走向更深處的“知其所以然”。

進(jìn)入大三，我們對(duì)材料世界的探索已經(jīng)不再局限于課本，而是開始走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，在高倍率的顯微鏡下觀察材料發(fā)生變化的真實(shí)過程。當(dāng)你看到一個(gè)材料內(nèi)部斷裂的全過程時(shí)，你會(huì)驚嘆于哪怕是小小的木材，在斷裂之前其內(nèi)部也做了如此“強(qiáng)烈的抗?fàn)帯?你會(huì)驚嘆于看似堅(jiān)硬無比的鋼材，在面對(duì)拉扯的時(shí)候，內(nèi)部的裂紋竟像迷宮一樣復(fù)雜卻又有規(guī)律;你會(huì)發(fā)現(xiàn)原來裂紋也有“好壞”之分，有些裂紋竟然是為了增強(qiáng)材料的防斷裂能力而人為刻畫的。

在這些課程的學(xué)習(xí)之中，你會(huì)更深入地接觸一個(gè)嶄新的世界。同時(shí)，你也要對(duì)自己未來的方向以及自己是否適合這個(gè)行業(yè)而有所把握。

工廠實(shí)習(xí)的初體驗(yàn)

大三下學(xué)期，我們開始進(jìn)行校內(nèi)的金工實(shí)習(xí)。在實(shí)習(xí)過程中，從車床到銑床，每一種機(jī)器我們都要會(huì)用。聽完老師的理論講解以及看完工廠老師傅的實(shí)際操作展示后，我們便開始自己上手操作?？粗h利的刀具在自己的掌控下把一個(gè)個(gè)精細(xì)的樣件打磨出來的時(shí)候，我心里充滿了成就感。讓我印象最深的就是打磨這一環(huán)節(jié)了，雖然現(xiàn)在的技術(shù)發(fā)達(dá)，不需要人力去磨鋼材，但是出于鍛煉的考慮，我們每個(gè)人都用銼刀體驗(yàn)了一把磨鋼、鉆孔的“快樂”。記得剛開始聽到老師傅說“磨下兩厘米就行”的時(shí)候，我們都還不以為意。然而到了下午，每個(gè)人都用紅彤彤的手掌拿著“戰(zhàn)利品”走出來，大伙紛紛感慨“我居然把鋼鐵磨下了兩厘米”。在后來的學(xué)習(xí)中我逐漸發(fā)現(xiàn)，耐心和細(xì)心，以及在忍耐中保持精細(xì)，時(shí)刻警惕，是一個(gè)“材料人”必須具備的能力。比如，把鋼鐵磨下兩厘米看似簡(jiǎn)單，但是若想僅僅憑借人力而磨得分毫不差，需要對(duì)力度和方向有十分精準(zhǔn)的把控。

進(jìn)入大四之后，每個(gè)“材料人”都要經(jīng)歷實(shí)習(xí)的初次體驗(yàn)。在老師的帶領(lǐng)下，我們邁出了從課本理論的學(xué)習(xí)到生產(chǎn)實(shí)踐的第一步。我們?nèi)チ藗鹘y(tǒng)的鋼鐵工廠，見識(shí)了老師傅的手藝，以及先進(jìn)的現(xiàn)代機(jī)器設(shè)備;聽到了鍛造鋼鐵的乒乓聲、材料入水冷卻時(shí)發(fā)出的“滋滋”聲，以及機(jī)械手來回?cái)[動(dòng)的聲音。即使是傳統(tǒng)的工藝，也不像過去那樣需要消耗大量的人力物力，而是通過簡(jiǎn)單的機(jī)器操作就可以完成。我們?nèi)チ爽F(xiàn)代的鋰電池工廠，目睹了規(guī)模宏大的廠房車間，以及從日韓各國進(jìn)口的流水線設(shè)備。在那里，工人們工作時(shí)不再需要來回走動(dòng)，只需要坐在潔凈的廠房中按鍵操作即可。通過實(shí)習(xí)，也讓我們切身感受到了將來走向社會(huì)后自己所面臨的工作環(huán)境。

未來的道路，關(guān)于你的選擇

材料科學(xué)與工程是一個(gè)復(fù)雜又簡(jiǎn)單的學(xué)科。它的復(fù)雜在于，你要沉下心去研究分析不同的材料在不同情況下的特殊應(yīng)用，在整個(gè)學(xué)習(xí)的過程中，你需要面對(duì)很多生僻的名詞和復(fù)雜的公式。它的簡(jiǎn)單在于，材料源于生活，也應(yīng)用于生活。你在生活中的一個(gè)很尋常的發(fā)現(xiàn)也許就會(huì)促成一種新材料的誕生，甚至?xí)淖円粋€(gè)時(shí)代的發(fā)展規(guī)律——僅僅是單純地用膠帶粘貼分離的石墨薄片，就發(fā)現(xiàn)了石墨烯這種目前已知強(qiáng)度最高的材科;僅僅是實(shí)驗(yàn)時(shí)把某個(gè)材料放在了陽光之下，就開啟了無數(shù)科學(xué)家關(guān)于光解水秘密的探尋之路。

由于本專業(yè)偏向?qū)W術(shù)型研究，因此本專業(yè)的學(xué)生大多會(huì)選擇考研繼續(xù)深造。畢業(yè)之后，你可以根據(jù)不同的研究方向去選擇不同的工作崗位或者成為技術(shù)工作者，比如汽車研發(fā)、鋰電池產(chǎn)品創(chuàng)新以及傳統(tǒng)的鋼鐵工業(yè)，或者是高分子材料及生物醫(yī)學(xué)材料的研究，等等。

在這個(gè)科技飛速發(fā)展的新時(shí)代，科技永遠(yuǎn)是第一生產(chǎn)力。歡迎感興趣的同學(xué)選擇材料科學(xué)與工程專業(yè)！