不是“天坑”是寶藏！走近材料科學與工程專業

編者按：黨的二十屆三中全會強調，教育、科技、人才是中國式現代化的基礎性、戰略性支撐。實現高水平科技自立自強，歸根結底要靠高水平創新人才。中國科協科普部聯合光明網推出“科學報國正當時”欄目，解讀高?？萍碱悓W科設置、人才培養模式，引導廣大青少年把個人理想追求融入國家發展偉業，賡續科學報國傳統，筑牢科技創新的根基和底座。#千萬IP創科普

你是否想過，手機為何能越來越輕薄、性能卻越發強大？新能源汽車怎樣才能跑得更遠、更安全？航空航天領域又如何不斷突破極限，探索宇宙的奧秘？答案的背后，都離不開一個關鍵的專業——材料科學與工程。有人說它是“天坑”專業，也有人說它是“填坑”專業，到底如何？今天，跟隨《科學報國正當時》欄目，一起走近材料科學的世界。

“世界萬物皆屬材料，材料科學是現代工業的基石。”云南大學材料與能源學院院長張文華表示，作為一門高度交叉的學科，材料科學與工程在航空航天、新能源、生物醫藥、電子信息等多個領域起著關鍵性作用。例如，碳化硅作為第三代半導體材料的代表，在新能源汽車的發展中發揮了重要作用；而低熱水泥的技術突破則解決了水電站大壩開裂的世界難題，為我國基建發展提供了堅實支撐。

針對網絡上材料被稱為是“天坑”專業的說法，張文華認為，這是對材料科學的誤解。材料科學不僅就業前景廣闊，而且發展迅速，學生可從事材料設計、加工等工作，在高端制造、信息產業、生物醫藥等多個領域大有作為。

“材料學科交叉性強，但這恰恰是優勢而非缺點。學生們不僅需要扎實的物理、化學基礎，還要具備跨學科思維與創新能力。雖然材料科學變化快、發展快，卻是人類知識迭代加速的體現。”張文華介紹，云南大學材料科學與工程專業堅持“寬口徑、厚基礎、強創新”的教學理念，注重將社會實踐與理論知識結合，培養學生的綜合能力與創新精神。

談及新材料，很多人覺得離自己很遠。其實，在我們日常喝的咖啡中就藏著奧秘。

云南大學材料與能源學院副院長彭智利主要研究方向為碳基納米材料的可控、宏量制備及其在生物醫學、光電器件及環境監測與保護等方向的應用和開發。他介紹，無論是咖啡，還是啤酒和熬煮的中藥中，都有碳納米點的存在。

碳納米點是一類粒徑在納米尺度的以碳元素為主體的新型碳基材料，具有毒性低、生物相容性高、發光性能優異、制備方法多樣等優點。近些年在光電器件、能源轉換與存儲、生物醫學及環境監測與保護等領域受到了廣泛的關注與應用。

“我們知道稀土很重要，目前稀土發光材料已廣泛應用在顯示顯像、新光源、X射線增光屏等各個方面。但由于稀土的成本高，還有可能造成環境污染，通過開發碳納米點，有望取代目前商業化比較多的稀土熒光粉。”彭智利介紹，以往碳納米點的生產停留在幾毫克至一兩克之間，他和團隊通過微波輔助水熱法首次在國際上實現了紅光碳點的公斤級合成，產率高達96%。

如今，彭智利依然在材料領域不斷探索，面對缺乏高質量、低成本、發光高度可調的固態紅光碳點難題，他和團隊一遍遍地實驗驗證，成功實現了碳點熒光基于氫鍵介導的發光調控，應用于高性能、可調諧LED構建、復雜信息加密系統及指紋識別等領域。“假設現在用我們研發的材料寫字，正面看跟背面看甚至是用不同燈照下，它會呈現給你不同的一個信息。”

在彭智利看來，科研最大的魅力在于未知性，也是深深吸引他的地方。材料科學充滿了希望與挑戰，青年一代，當為中華興盛而研究。