科学报国正当时｜不是“天坑”是宝藏！走近材料科学与工程专业

  编者按：党的二十届三中全会强调，教育、科技、人才是中国式现代化的基础性、战略性支撑。实现高水平科技自立自强，归根结底要靠高水平创新人才。中国科协科普部联合光明网推出“科学报国正当时”栏目，解读高校科技类学科设置、人才培养模式，引导广大青少年把个人理想追求融入国家发展伟业，赓续科学报国传统，筑牢科技创新的根基和底座。 #千万IP创科普

  你是否想过，手机为何能越来越轻薄、性能却越发强大？新能源汽车怎样才能跑得更远、更安全？航空航天领域又如何不断突破极限，探索宇宙的奥秘？答案的背后，都离不开一个关键的专业——材料科学与工程。有人说它是“天坑”专业，也有人说它是“填坑”专业，到底如何？今天，跟随《科学报国正当时》栏目，一起走近材料科学的世界。

  “世界万物皆属材料，材料科学是现代工业的基石。”云南大学材料与能源学院院长张文华表示，作为一门高度交叉的学科，材料科学与工程在航空航天、新能源、生物医药、电子信息等多个领域起着关键性作用。例如，碳化硅作为第三代半导体材料的代表，在新能源汽车的发展中发挥了重要作用；而低热水泥的技术突破则解决了水电站大坝开裂的世界难题，为我国基建发展提供了坚实支撑。

  针对网络上材料被称为是“天坑”专业的说法，张文华认为，这是对材料科学的误解。材料科学不仅就业前景广阔，而且发展迅速，学生可从事材料设计、加工等工作，在高端制造、信息产业、生物医药等多个领域大有作为。

  “材料学科交叉性强，但这恰恰是优势而非缺点。学生们不仅需要扎实的物理、化学基础，还要具备跨学科思维与创新能力。虽然材料科学变化快、发展快，却是人类知识迭代加速的体现。”张文华介绍，云南大学材料科学与工程专业坚持“宽口径、厚基础、强创新”的教学理念，注重将社会实践与理论知识结合，培养学生的综合能力与创新精神。

  谈及新材料，很多人觉得离自己很远。其实，在我们日常喝的咖啡中就藏着奥秘。

  云南大学材料与能源学院副院长彭智利主要研究方向为碳基纳米材料的可控、宏量制备及其在生物医学、光电器件及环境监测与保护等方向的应用和开发。他介绍，无论是咖啡，还是啤酒和熬煮的中药中，都有碳纳米点的存在。

  碳纳米点是一类粒径在纳米尺度的以碳元素为主体的新型碳基材料，具有毒性低、生物相容性高、发光性能优异、制备方法多样等优点。近些年在光电器件、能源转换与存储、生物医学及环境监测与保护等领域受到了广泛的关注与应用。

  “我们知道稀土很重要，目前稀土发光材料已广泛应用在显示显像、新光源、X射线增光屏等各个方面。但由于稀土的成本高，还有可能造成环境污染，通过开发碳纳米点，有望取代目前商业化比较多的稀土荧光粉。”彭智利介绍，以往碳纳米点的生产停留在几毫克至一两克之间，他和团队通过微波辅助水热法首次在国际上实现了红光碳点的公斤级合成，产率高达96%。

  如今，彭智利依然在材料领域不断探索，面对缺乏高质量、低成本、发光高度可调的固态红光碳点难题，他和团队一遍遍地实验验证，成功实现了碳点荧光基于氢键介导的发光调控，应用于高性能、可调谐LED构建、复杂信息加密系统及指纹识别等领域。“假设现在用我们研发的材料写字，正面看跟背面看甚至是用不同灯照下，它会呈现给你不同的一个信息。”

  在彭智利看来，科研最大的魅力在于未知性，也是深深吸引他的地方。材料科学充满了希望与挑战，青年一代，当为中华兴盛而研究。

出品人

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记者/编导

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