材料科學與工程

環顧任何一個房間，你看到的幾乎每一件東西都是用某種刻意挑選的材料做成的：椅腳裡的金屬、手機殼裡的塑膠、窗戶裡的玻璃。材料科學與工程這門學問，就是在問：為什麼每種材料會有它那樣的行為？又該如何讓它表現得更好？它介於純科學（物理與化學）與各種製造工程（機械、電機、土木）之間。大致而言，材料科學家想「理解與發現」，材料工程師則想「選用、成形與應用」。

更精確地說，這門學問研究材料內部「結構」、其「性質」、製作它的「製程」，以及它在實際使用中的「性能」四者之間的關係，涵蓋每一類固態物質：金屬、陶瓷、玻璃、高分子、複合材料與半導體。材料科學家可能會問：為什麼銅導電比玻璃好上千倍？工程師則要在鋁與鋼之間為腳踏車車架做選擇，同時權衡剛性、重量、成本，以及車管如何接合。

這之所以重要，是因為幾乎每一項科技都受限於當時能取得的材料。沒有能在攝氏一千度仍保持強度的合金就造不出噴射引擎，沒有超純矽就做不出智慧型手機。材料的進步一再開啟全新的產業，這正是為什麼我們用歷史各大時代的關鍵材料（石器、青銅、鐵器、矽）來為它們命名。