更新時間：2024-10-06 16:17:34作者：留學之路
陶瓷和玻璃工程是最古老的科學領域之一，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，近幾十年來也出現了許多高科技應用，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——已經徹底改變了許多技術領域。在醫療方面，陶瓷的耐用性和強度使其成為許多關節置換術的核心組成部分。
聚合物科學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揮著深遠的作用。科學家們致力于制造具有特定應用所需的強度、柔韌性、硬度、熱性能和光學特性的塑料，同時也面臨一些挑戰，包括開發可在環境中分解的塑料以及制造用于挽救生命的醫療程序的定制塑料。選擇該領域的學生需要很強的有機化學技能。
冶金科學歷史悠久。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，冶金學的進步可以與文明的興衰聯系起來，要歸功于它們在武器和盔甲中的應用。如今，冶金仍然是軍事的重要領域，但它在汽車、計算機、航空和建筑行業也發揮著重要作用。冶金學家經常致力于開發具有特定應用所需的強度、耐用性和熱性能的金屬和金屬合金。
從廣義上講，電子材料是用于制造電子設備的任何材料。材料科學的這個子領域涉及導體、絕緣體和半導體的研究。計算機和通信領域對電子材料專家的依賴程度很高，在可預見的未來，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。
“生物材料”指的是與生命系統相互作用的材料，包括但不限于塑料、陶瓷、玻璃、金屬或復合材料，具有與醫療或診斷相關的某些功能。人造心臟瓣膜、隱形眼鏡和人造關節都是由生物材料制成的，這些生物材料具有特定的特性，可以與人體協同工作。新興的研究領域有人造組織、神經和器官等。
3D打印的優勢在于小批量生產，僅制造所需的東西(稱為“快速原型制作”)，從而節省時間和材料，避免浪費。現在有越來越多的可用源材料，例如金屬、合金和陶瓷粉末，可以用于逐層構建大型物體;可以生產先進的醫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，允許原子級的構建。
從激光晶體到 LED，先進的光學材料在高科技領域無處不在。通過材料科學，科學家們可以制出防彈、防碎、觸敏、導電及對光和溫度波動敏感的玻璃。常見的照明設備如發光二極管 (LED)，由氮化鎵 (GaN) 等半導體組成，可用于制作節能燈泡、電視和智能手機等電子設備的顯示屏。目前人們正在開發使用替代材料來生產 LED，以提高效率和性能，尤其是亮度和顏色質量，如有機半導體 (OLED) 和量子點 (QLED) 。
薄膜沉積工藝的各種技術對于所有高科技領域都至關重要，包括集成電路、半導體晶體和納米材料的制造等等。“沉積”最薄的材料層是通過“濺射”等物理或化學方法實現的，通過離子轟擊將目標材料去除并轉化為定向氣相/等離子相。
材料科學是太空探索的基礎。外太空環境十分惡劣，這就需要能夠承受進出地球大氣層的高溫以及太陽輻射持續轟擊的材料。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構合金以及由銥(已知的最低腐蝕金屬)制成的部件已成為建造航天器和衛星的標準。