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        材料的小世界,我們的大未來

        2021-04-08 09:23:59潘夢婕
        求學·理科版 2021年5期
        關鍵詞:裂紋

        潘夢婕

        宇宙是一個很大很大的存在,對它來說,人類十分渺小;微觀世界是一個很小很小的存在,對它來說,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,可能會對我們的生活,甚至對宇宙的探秘,產(chǎn)生巨大的影響。研究材料中的微觀原子、分子的世界,并將其應用在人類的生活領域,便是我所學的專業(yè)——材料科學與工程。

        材料科學與工程主要研究材料的性能、成分、制備加工以及組織結構之間的關系,運用先進的電子顯微鏡、熱重分析儀等精密儀器觀察各種材料的結構,分析對比各自的優(yōu)勢,對現(xiàn)有的材料進行類似“縫衣服”的修改,或者將幾種材料混合,制成新的材料。

        起初,我對這個專業(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的東西。但隨著學習的深入,我發(fā)現(xiàn)這個專業(yè)所學的內(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給物體帶來破壞,卻不了解增加一條裂紋也可以成為增強材料性能的方法;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新時代的口號,卻不了解其中的核心技術。下面就讓我?guī)阕哌M材料的世界,聊一聊我在本科階段對材料世界進行簡單探索的故事。

        材料世界秘密的初探索

        材料科學與工程本科階段學習的內(nèi)容比較廣,但也各有側重。

        記得剛上大二的時候,我印象最深刻的科目是《無機材料物理與化學》,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,老師給我們講了關于“泰坦尼克號”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,如果當時的工程師不過多地追求船體的強度,也許這場悲劇是可以避免的。這節(jié)課讓我打開了新世界的大門,開始對材料內(nèi)部的世界產(chǎn)生興趣。

        在大二下半年的學習中,我們不僅要學習材料發(fā)生斷裂、彎折或者相互融合時的表面現(xiàn)象,還會接觸更加微觀的世界。在《材料科學與基礎》的課堂上,老師給我們展示了由簡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。我們對材料學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”。

        進入大三,我們對材料世界的探索已經(jīng)不再局限于課本,而是開始走進實驗室,在高倍率的顯微鏡下觀察材料發(fā)生變化的真實過程。當你看到一個材料內(nèi)部斷裂的全過程時,你會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“強烈的抗爭”;你會驚嘆于看似堅硬無比的鋼材,在面對拉扯的時候,內(nèi)部的裂紋竟像迷宮一樣復雜卻又有規(guī)律;你會發(fā)現(xiàn)原來裂紋也有“好壞”之分,有些裂紋竟然是為了增強材料的防斷裂能力而人為刻畫的。

        在這些課程的學習之中,你會更深入地接觸一個嶄新的世界。同時,你也要對自己未來的方向以及自己是否適合這個行業(yè)而有所把握。

        工廠實習的初體驗

        大三下學期,我們開始進行校內(nèi)的金工實習。在實習過程中,從車床到銑床,每一種機器我們都要會用。聽完老師的理論講解以及看完工廠老師傅的實際操作展示后,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個精細的樣件打磨出來的時候,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)在的技術發(fā)達,不需要人力去磨鋼材,但是出于鍛煉的考慮,我們每個人都用銼刀體驗了一把磨鋼、鉆孔的“快樂”。記得剛開始聽到老師傅說“磨下兩厘米就行”的時候,我們都還不以為意。然而到了下午,每個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”。在后來的學習中我逐漸發(fā)現(xiàn),耐心和細心,以及在忍耐中保持精細,時刻警惕,是一個“材料人”必須具備的能力。比如,把鋼鐵磨下兩厘米看似簡單,但是若想僅僅憑借人力而磨得分毫不差,需要對力度和方向有十分精準的把控。

        進入大四之后,每個“材料人”都要經(jīng)歷實習的初次體驗。在老師的帶領下,我們邁出了從課本理論的學習到生產(chǎn)實踐的第一步。我們?nèi)チ藗鹘y(tǒng)的鋼鐵工廠,見識了老師傅的手藝,以及先進的現(xiàn)代機器設備;聽到了鍛造鋼鐵的乒乓聲、材料入水冷卻時發(fā)出的“滋滋”聲,以及機械手來回擺動的聲音。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,而是通過簡單的機器操作就可以完成。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,以及從日韓各國進口的流水線設備。在那里,工人們工作時不再需要來回走動,只需要坐在潔凈的廠房中按鍵操作即可。通過實習,也讓我們切身感受到了將來走向社會后自己所面臨的工作環(huán)境。

        未來的道路,關于你的選擇

        材料科學與工程是一個復雜又簡單的學科。它的復雜在于,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用,在整個學習的過程中,你需要面對很多生僻的名詞和復雜的公式。它的簡單在于,材料源于生活,也應用于生活。你在生活中的一個很尋常的發(fā)現(xiàn)也許就會促成一種新材料的誕生,甚至會改變一個時代的發(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度最高的材科;僅僅是實驗時把某個材料放在了陽光之下,就開啟了無數(shù)科學家關于光解水秘密的探尋之路。

        由于本專業(yè)偏向?qū)W術型研究,因此本專業(yè)的學生大多會選擇考研繼續(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)學材料的研究,等等。

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

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