湘潭大学材料科学与工程学科以国家重大需求和地方经济建设为向导，以薄膜材料及其器件为研究特色。根据美国ESI(Essential Science Indicators)基本科学指标库2012年3月8日公布的最新数据，湘潭大学"材料科学与工程"学科ESI排名进入全球大学和科研机构前1%，标志着我校该学科已进入世界一流学科行列，尤其在铁电存储器领域已达到了全球领先水平。美国权威"存储器发展战略与趋势"项目咨询公司"MEMORY STRATEGIES INTERNATIONAL"最近发布了"铁电存储器发展趋势"的报告，报告中有关晶体管型铁电存储器的14项代表性成果中，我校材料科学与工程学科就占了5项。
本学科拥有"材料科学与工程"一级学科博士点(下设"材料物理与化学"、"材料学"、"材料加工工程"、"新能源材料与器件"、"微电子材料与器件工程"、"材料测控技术与装备"6个二级博士点)、"材料科学与工程"博士后科研流动站、"低维材料及其应用技术"教育部重点实验室、"薄膜材料与器件"和"材料设计及制备技术"2个湖南省重点实验室、"特种功能薄膜材料"国家地方联合工程实验室、"装备用关键薄膜材料及应用"湖南省国防科技重点实验室以及"材料科学与工程"国家级实验教学示范中心等平台。拥有博士生导师17人，正副教授34人，93%以上的教师具有博士学位，其中国家"***计划"特聘教授1人、国家***基金获得者3人、国家教学名师1人、教育部***1人、教育部新(跨)世纪人才3人、湖南省芙蓉学者5人、湖南省***计划专家2人。获得教育部"***和创新团队发展计划"创新团队1个、首批国家级教学团队1个、湖南省首批自然科学创新研究群体1个(全省共4个，非985学校唯一一个)、湖南省高校科技创新团队1个。学科拥有大面积薄膜脉冲激光沉积系统等大型科研设备40余套，设备原值5000余万元，拥有实验室面积5000平米。
近年来本学科在科学研究和人才培养方面取得了显著成效。获得湖南省自然科学一等奖等省部级科研奖励10余项；获得全国百篇优秀博士学位文2篇、提名奖1篇，湖南省优秀博士学位论文6篇、优秀硕士学位论文14篇，以及宝钢教育基金优秀学生特等奖、全国大学生挑战杯竞赛二等奖等省部级奖励近30项。光电与系统集成研究所等校级研究机构。
材料科学与工程学科研究方向
方向一：薄膜与涂层的物理与化学
主要内容：本方向以国家教学名师、国家***基金获得者、教育部跨世纪人才、第二批芙蓉学者周益春为学术带头人，以湖南省海外名师获得者卢春教授、博士生导师潘勇教授等6位具有博士学位的中青年教师为骨干，自上世纪90年代开始镍薄膜、热障涂层、动力电源关键薄膜材料的研究。镍薄膜等动力电源关键材料填补了国内技术空白，产生了良好的经济效应和社会效益。
优势：(1)为适应于薄膜涂层这一特殊的研究对象，研究队伍具有多学科背景，形成交叉与优势互补的薄膜研究学科方向; (2)低维材料及其应用技术教育部重点实验室、特种功能薄膜湖南省工程实验室、薄膜材料产业化湖南省高校产学研合作示范基地、省首批自然科学创新群体"低维材料及其器件力学"为薄膜的研究提供了得天独厚的学科平台; (3)选择的薄膜都是国家和地方经济发展特别需要，需求的牵引可以极大地推动这个方面的研究。
特色：(1)以国家和湖南省的重大需求为导向，提出了高功率、高存储性和高安全性的薄膜动力电源概念，并与中南大学合作获得省重大科技专项资助; (2)发展和改进实验制备技术、表征方法、探索无损检测技术、研制出试验模拟系统，凭借本方面的研究成果获得国家***基金资助; (3)形成了材料学科与力学学科交叉与优势互补的薄膜研究学科特色，指导的博士生杨锋发表的论文J. Appl. Phys.,102,044504(2007)被Science等引用并获宝钢特等奖; (4)以实现薄膜与涂层材料的工程应用为目的，对薄膜与涂层材料的制备、性能表征、结构优化、产业化应用于一体进行了系统研究，在2个国家863项目的资助下研制的高性能电池外壳镍薄膜得到了实际应用。
可能取得的突破：(1)动力电源关键材料和技术的国产化; (2)建立对薄膜与涂层材料的制备、性能表征、结构优化、产业化应用于一体的系统理论，实现薄膜与涂层材料的重大工程应用。
方向二：铁电薄膜材料及其器件
主要内容：本方向以***、国家***基金获得者、湖南省芙蓉学者郑学军为学术带头人，以湖南省芙蓉学者、***计划专家李江宇教授等6位具有博士学位的中青年教师为骨干从事铁电薄膜的制备、结构与性能表征、物理力学性能分析、辐射环境地面模拟、断裂韧性测量和热-力-电耦合响应的研究，以及智能材料微观结构的数值模拟、多功能纳米材料的制备与表征。
优势特色：(1)逐步组成以研究"低维铁电材料的制备、力学表征及其微器件应用"为特色的学术队伍。(2)利用"掺杂取代改性"原理进行新材料组份和组合设计，得到了迄今剩余极化强度最大的BET铁电薄膜。(3)引入"压电本构"和"基/膜界面"实验表征压电/铁电薄膜的力学性能。(4)发展和运用相场理论，模拟多场耦合智能材料微观结构的形貌及其演化。(5)成功制备了具有Pt/BNTV/Y2O3/Si结构的MFIS-FET的原理型器件。(6)在国际上率先制备出单相、随机复合及具有芯壳结构的多铁纳米纤维，并表征出具有芯壳结构的复合纤维的磁电耦合性能。(7)对无铅铁电薄膜的抗辐射性能开展了研究，制备出了抗辐射能力为目前1000倍的原理型铁电存储器。
可能取得的突破：(1)为铁电薄膜的设计提供良好的理论指导。(2)制备出无铅铁电薄膜存储器。
方向三：功能材料的微结构与器件
主要内容：本方向以教育部新世纪人才、湖南省"芙蓉学者"特聘教授、湖南省自然科学基金***基金获得者王金斌为学术带头人，以***计划李正教授、博士生导师唐明华和湖南省"***计划"特聘专家陆旭兵等6位具有博士学位的中青年教师为学术梯队，进行铁电薄膜及其存储器、半导体材料及器件以及光电纳米材料的制备、微结构以及性能表征与调控的研究工作。
优势特色：(1)以高密度、高速度、低功耗和抗辐射的铁电存储器及其关键材料为研究对象，注重基础研究与工程化相结合。建立了国内首家5英寸大面积薄膜脉冲激光沉积实验室、铁电存储器制作实验室，拥有和掌握了从基础薄膜材料研究到器件制作与测试分析的先进技术。(2)对铁电薄膜、稀磁半导体及其存储器件的制备工艺、性能表征以及新型存储技术进行系统研究，研制出了高保持性的铁电薄膜场效应晶体管，提出并实现了利用电场对稀磁半导体中磁化进行非挥发性调制，构建了电场控制的新型磁电器件。并与日本东京工业大学、日本国家材料研究所和美国华盛顿大学建立了合作。(3)注重材料制备方法和技术的集成与创新，发展和研制了脉冲激光诱导液-固界面反应法和静电纺丝法等实验装置。(4)对光电纳米材料的制备工艺、微观结构及性能表征进行了系统研究，研制出了一系列具有不同纳米结构且光电性能优异的单晶和聚合物材料。并在微结构的表征方面与UCLA建立了合作关系。
可能取得的突破：经过我们的努力可能在铁电薄膜存储器的研制方面取得重大突破。
方向四：材料学中的合金热力学
主要内容：本方向以博士生导师尹付成教授为学术带头人，以博士生导师李智教授等6位具有博士学位的中青年教师为学术梯队。长期在锌基合金热力学、镀锌合金开发，镀锌质量控制及镀锌生产线的智能管理方面开展系统研究。
特色：以热浸镀锌产品为研究对象，以改善镀锌产品质量，提高汽车用镀锌钢板国产化为目标，开发出了一种用于测量连续镀锌锌池中有效铝的半固体探测器及在线检测系统，并成功应用于宝钢1550CGL连续镀锌生产线; 同时，解决了涟钢镀锌钢板粘附性不良的缺陷，创造了良好的经济效益。获得湖南省科技进步二等奖。以传统的合金热力学为研究手段，结合相图计算技术设计新型合金，丰富了合金设计方法。系统研究了镀锌合金体系的热力学性质及相平衡关系，初步建立了该体系的热力学数据库，并与世界著名耐磨合金公司Stellite合作，设计出基于Laves相强化的用于镀锌设备的新型耐磨合金Stellite 500; 为株洲冶炼厂设计了高性能镀锌用合金。
优势：(1)材料设计及制备湖南省重点实验室为本方向的研究提供了良好的科研平台; (2)在长期研究工程中，注重产学研相结合，与宝钢、涟钢、株冶等企业建立了密切合作关系，为研究成果的应用提供了保障。(3)与国际著名锌业公司Tech-Cominco建立了长期合作科研和联合培养博士关系，为高水平科研和人才培养提供了条件。
可能取得的突破：建立完善的锌基合金热力学和动力学数据库并应用于新型镀锌合金的开发和镀锌工艺的智能化控制。
方向五：材料的连接与界面特性
主要研究内容：本方向以湖南省***基金获得者林建国教授为学术带头人，以芙蓉学者、博士生导师李文教授和教育部霍英东教育基金获得者、博士生导师龙士国教授等8位学术骨干针对先进材料加工生产中所遇到的实际问题，主要开展了三个方面的工作：(1)先进材料的超塑扩撒连接工艺及其界面组织与力学性能研究; (2)金属涂层板料在深冲压过程中的变形织构演化、成形极限、金属涂层与基体界面强度的研究; (3)先进材料各种连接界面强度表征的新方法及其物理与力学理论研究。
特色：(1)将材料加工中的各种先进技术有机融合，开发新的加工方法应用于先进材料的连接与成形加工。如将激光表面快凝技术，超塑变形和扩散连接相结合，实现了TiAl合金低温短时高质量的固态连接。(2)以先进材料加工中所遇到的实际问题为研究背景，开展理论与应用基础研究。如开展了金属涂层板料在深冲压过程中的变形织构演化、成形极限等方面研究，解决了镀镍电池外壳在成形过程中镀层表面粗糙、开裂与剥落等关键问题。(3)开发出利用纳米压痕仪和微纳米开尔文探针表征合金连接表面及其镀层与基体结合界面强度的新方法，为解决涂层界面强度的表征这一世界级难题提供了新的思路和方法。
优势：(1)在金属材料及热处理、焊接、锻造等本科专业的基础上逐渐发展为材料加工工程专业，其中焊接专业是湖南省唯一的本科专业; (2)在金属间化合物超塑扩散连接、蠕变变形机理以及镀层材料深冲压加工中力学问题的研究成果显著。
可能取得的突破：在耐焊接材料的低温、短时、高质量的连接技术及其相关理论、带镀层材料成形加工过程质量控制以及各种界面强度的表征技术及其理论研究上可望取得突破。
方向六：材料成型工艺及数值模拟
主要内容：本方向以博士生导师林启权教授为学科带头人，以博士生导师王建华教授、谢桂兰教授等5位具有博士学位的中青年教师为学术骨干，在冲压过程的摩擦变形机制与力学响应、板锻造复合塑性变形机理、特种材料成形工艺、金属板料表面涂层的力学及成形性能、复合材料设计与结构优化等方面展开了系统研究。
特色：(1)打破传统成形工艺思路，探索多学科交叉理论的系统变形机理。如针对冲压成形过程的粘模现象，结合冲压工艺学、表面形貌学、金属学、接触力学等理论，研究冲压成形过程中粘模的产生机理及演化规律，为减小或消除冲压成形过程中的粘模现象提供科学依据。(2)结合板料冲压与锻造成形特点，提出一种适合成形大厚差板结构的冲压-冷锻复合塑性成形概念— 板锻造成形。开发出一系列相关的复合塑性成形工艺，如凸起成形的底部拉深压缩工艺、厚板圆孔局部镦粗翻边工艺、厚板圆孔挤出翻边工艺等，并成功应用于某圆筒形齿轮塑性制坯过程。(3)针对带涂层的复合金属板料在成形过程中，涂层的破坏失效，探求涂层失效机制，包括电沉积镍镀层的界面断裂韧性、汽车钢板锌镀层中的残余应力及界面强度、汽车用镀锌钢板合金化镀层组织演变和粉化机理。
优势：(1)依托复杂轨迹加工工艺及装备教育部工程研究中心、湖南省普通高等学校智能制造重点实验室，为本方向研究提供了良好的实验与科研平台; (2)注重产、学、研相结合，与多家企业建立了广泛的联系与合作，为研究成果的应用提供了保障; (3)与日本国立岐阜大学建立了长期合作科研关系，为高水平科研人才培养提供了条件。
可能取得的突破：(1)从宏观、微观、纳观多尺度理解拉深过程中粘模的产生机理及演化规律; (2)研发出凸起成形的底部压缩拉深法、大厚差板的冲压-锻造法等新型复合塑性成形工艺。
