在新中國建設和發展的過程中，清華大學的材料學科從逐漸萌芽、生長到如今枝繁葉茂，為祖國輸送了一批又一批人才。那時少年，今時少年，帶着清華自強不息的精神，我輩人永遠風華正茂，讓我們一起憶往昔峥嵘歲月，挖掘曆史長河沉澱的寶藏，體會風清氣正的學科文化，品味不同時代的使命擔當。

1 尋根曆史——擔曆史使命，納衆家之長

“材料科學”這個名詞和材料科學與工程（MSE）這一概念誕生于20世紀六七十年代的美國。中國的材料科學與工程教育起源于部分高校的采礦系、礦冶系等，文革前，我國基本上承襲了原蘇聯的培養模式與體系，材料科學技術人才被分割在十幾個專業培養，分屬于冶金、機械、化工等系内。我國材料學科的起步始于20世紀五十年代。

20世紀50年代中期，世界科學技術在原子能科學技術、電子科學技術、火箭、自動控制等領域有了突破性進展。與此同時，新中國已經基本建立了門類齊全的工業體系和相對齊全的科研機構和部門，開始規劃在第二、第三個五年計劃時期全面開展經濟建設，實現社會主義工業化。新中國第一個中長期科技規劃《1956-1967年科學技術發展遠景規劃》，于1956年底開始執行。這一規劃從礦冶、機械制造、化學工業、土木建築、國防等13個方面提出57項重大科學任務，并綜合提出原子能的和平利用、尋求新的冶金過程、新型動力機械和大型機械等12個重點任務。

為了适應世界科學技術的發展和國家建設的需要，清華大學從1955年起陸續創建新技術專業。

1956年，為響應國家對于原子能專業人才的需求，清華大學組建工程物理系；同年，由于原子能事業對材料的特殊需求，李恒德院士牽頭建立了我國第一個核材料專業，後來又正式成立了核材料教研組。

1959年，江作昭作為建材教研組主任，負責組建土木系建材與制品專業；1970年，建材與制品專業正式更名為無機非金屬材料專業，劃歸化學工程系。

1960年，冶金系從機械制造系中劃分出來，其中包含金屬學及熱處理設備專業；1961年，冶金系增設了特種冶金及材料專業；1978年，機械制造系改名為機械工程系，由鑄造、鍛壓、焊接、金屬材料4個專業組成（每個專業相應設有教研組）；1979年，金屬材料教研組一分為二，一部分歸屬金屬材料教研組（于1988年并入材料科學與工程系），另一部分組建金屬學教研組。

到了80年代，面對高新技術發展對材料人才培養需求的變化，特别是面對國外材料學科教育的改革，我國教育模式與内容的弊端越來越凸顯。舊培養模式與體系也很難再維持，而不得不進行改革。清華大學材料學科教育改革是具有代表性的。

1979年，清華大學材料科學研究所成立。材料科學研究所是材料大學科框架下各學科聯合的第一個産物。1988年，工程物理系材料科學教研組、機械工程系金屬材料教研組、化學工程系無機非金屬材料教研組，合并為材料科學與工程系。

2012年，原材料科學與工程系、原機械工程系材料加工學科合并組建了beat365。

2 三系設置教研組——研究緊貼發展需求

在材料科學與工程系建立前，工程物理系、化學工程系和機械工程系就已經設立了和材料相關的教研組，并在各自的研究方向上作出代表性的貢獻，為後面三系合并教學與科研做出初步的探索。

工程物理系材料科學教研組

研究方向

1. 核材料

2. 激光表面處理

3. 金屬離子束表面改性

4. 腐蝕與防護

代表性成果

凝膠沉澱法研制二氧化鈾微球；對離子注入對鋼的磨損的影響因素的規律性研究等。

化學工程系無機非金屬材料教研組

研究方向

1. 結構陶瓷

2. 功能陶瓷

3. 陶瓷複合材料

代表性成果

作為高壓鈉燈核心部件的透明氧化鋁陶瓷燈管的研發和應用；氮化矽陶瓷刀具的發明與應用等。

機械工程系金屬材料教研組

研究方向

1. 特種冶金

2. 高溫合金

3. 海洋平台用鋼、管線用鋼

4. 電子器件封裝工藝

5. 大型機件失效研究

代表性成果

火箭發動機耐高溫材料的研發；高溫力學性能測試設備、高溫快速拉伸試驗機的研發；新型空冷貝氏體鋼的研發；《機械零件失效分析》書籍編寫等。

3 助力科研——兩大材料研究平台的建設

3.1 組建材料科學研究所

建立前的故事

材料科學研究所是在材料系建系前，材料學科的各個分支聯合的初次嘗試。

20世紀70年代末，有教授提出國内建立材料科學與工程系。1980年，教育部派出前往美國考察材料學教育的訪問團，訪問團總共5位，其中清華的老師有3人，由李恒德教授帶隊，張孝文教授也是其中一員。考察團先後考察了包含麻省理工學院、加州大學伯克利分校在内的12 所美國高校的材料學科建設。

考察團回國後，形成總結報告遞交教育部，針對國内材料學科的建設和人才培養提出了一系列建議。清華派出考察的三名老師在内部讨論後，于1981 年在專門會議上向學校領導正式建議在我校成立材料系。

當時考慮到各種現實因素，馬上成立一個材料系不現實，所以就先成立了一個跨系的材料科學研究所，由李恒德教授擔任第一任所長，管委會由工程物理系、物理系、機械工程系、化學工程系的教師組成。

機構組成

材料科學研究所下設五個研究室一個中心。它們是：金屬材料研究室、特種陶瓷研究室、高分子材料研究室、薄膜材料研究室、固體物理研究室；材料科學中心包括一個中心實驗室，它集中了所内先進的測試分析設備；還有一個新型材料數據庫，負責采集、評價和存取有關新型材料的科技數據，為新材料研究服務。此外核能所還設有一個材料研究室。

材料門類

清華大學材料科學研究所是一個綜合性的、寬譜的材料研究所，它所涉及的材料門類齊全。在結構材料方面有：金屬與合金、高溫結構陶瓷、特種塑料、高比強比模纖維、高性能複合材料；在功能材料方面有：敏感材料、功能薄膜、微結構超薄層材料。工作内容從理論研究到實際應用，技術和手段也是多樣化的。

技術突破

由于當時的清華大學是一個多科性的理工科大學，因此盡可能廣泛地吸收新技術并将之用于材料科學研究，如建立在核技術的基礎上的離子束分析（包括散射，溝道，質子熒光、核反應分析）、穆斯堡爾譜、正電子湮沒以及X射線衍射中的位置靈敏探測等技術；在無線電電子學的基礎上，清華大學還自行研制了超聲顯微鏡和SIMS等。這些技術是材料研究的強力支持。

成果閃耀

研究所建立早期，接受國家“六·五”重點攻關任務、各部委任務、科學基金等總計47項；獲國家科技進步獎、國家“六·五”攻關表彰、部委獎勵、省市獎勵等共49項。此外，共鑒定科研成果44項，申請并獲專利23項。在“七·五”計劃中，研究所承擔了“高溫結構陶瓷”、“垂直磁記錄薄膜”、“陶瓷基複合材料”等國家攻關任務。

3.2 成立中心實驗室

日積月累謀發展

1979年材料科學研究所成立以後，需要一個實體機構，所以在1980年又籌建了材料中心實驗室，當時稱為清華大學材料科學研究所中心實驗室，當時沒有幾台設備，而今中心實驗室的公用平台有各類大型精密分析測試儀器五十多台。

1980年建立之初，僅有五台設備：3MeV 串列靜電加速器；X射線衍射儀D/max 3A；S450 掃描電子顯微鏡（來自世界銀行貸款）；穆斯堡爾譜儀（物理系代管）；正電子湮滅裝置（物理系代管）。

1980－1996年期間，自籌和自建了高功率X射線衍射儀、離子束增強鍍膜機及真空退火爐等設備。

1996年至1997年，國家實行211工程，建設了透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、高分辨X射線衍射儀、熱分析系統和金相制樣系統等。

1997年材料科學研究所更名為材料科學與工程研究院，中心實驗室被命名為材料科學與工程研究院中心實驗室，此後實驗室得到快速發展。

2000年，國家開始執行985工程計劃，中心實驗室建立了納米壓痕儀、振動樣品磁強計、X射線熒光光譜儀、高溫X射線衍射儀、鎢燈絲掃描電子顯微鏡、TTR3 衍射儀、PPMS物理性能測試系統和高溫力學試驗機等，并增加了熱分析系統，後期自籌經費購置了一台二手高功率X射線衍射儀。

2005年，211工程2期購入兩台X射線衍射儀（高功率多晶衍射儀和高功率單晶衍射儀）。

2008年，材料中心實驗室升級為校級分析測試平台。電鏡分室建設成為國家級電鏡中心（北京電鏡中心）。

2011年，實驗室建立了電子探針、高靈敏度磁學系統（SQUID）、升級PPMS、熱分析紅外質譜聯用系統、拉曼光譜儀、比表面孔隙度分析儀和DMA動态力學系統等，并自籌建立了用于表面分析的X射線光電子能譜儀（這是實驗室首次自籌建立重大新方向裝備）。

2015年，實驗室建設了掃描俄歇探針、高分辨高靈敏度表面分析系統（包括Xe離子FIB，定點微區拉曼，TOF-SIMS，EBSD，EDS，SEM）、多功能掃描探針、熱膨脹相變儀，更新了高分辨X射線衍射儀和高溫X射線衍射儀、振動樣品磁強計、X射線熒光光譜儀、納米壓痕儀。

此階段中，還建立了透射電子顯微鏡，增加了掃描電子顯微鏡以及特殊功能的X射線衍射儀、比表面分析儀、熱分析儀等數台設備。

自主創新得碩果

中心實驗室（尤其是XRD實驗室）自十年以前至今，一直處于世界先進水平，設備在各行業中也屬頂尖，這一點受到業内人士、學院、學校、媒體的認可；同時，中心實驗室還在數據質量、儀器改造、配套軟件、數據庫等方面有多項技術創新成果。

1. 首創用于衍射儀的 SDD 探測系統，能夠在維持高峰背比的條件下立即将衍射強度提高三倍，可提高數據質量，如靈敏度等。（2015 年-2016年）

2. 編制源自免費開放的單晶結構庫（COD）的粉晶XRD 數據庫，并投入開放使用，由此不再受國外粉晶數據庫的版權限制，并可随時更新。（已更新至2019年）

3. 七台多晶衍射儀的角度準确度（一緻性）達标準值±0.008度，長年維持此角度，屬世界頂尖水平，保證了用戶的實驗數據質量。（2013年-2016年）

4. 提出能在多相譜中分析某選定物相的點陣參數的譜拟合分析方法，并編制程序開放使用。（2011年）

5.首創卡片計算譜全譜拟合定量分析程序、大批量同類樣品全自動定性定量分析程序、可自動克服重疊峰影響的 K值法定量分析程序、不需同類完美晶體标樣的晶粒大小分析程序，并推廣應用。（2008年）

6. 完整的源代碼自編全套粉晶 XRD分析程序，并且推廣應用。（2006年-2016年）

7. 上世紀末至本世紀初，為國内多個實驗室成功改造六十餘台進口衍射儀的控制系統，推廣到原 36 所重點高校中的十所、我國三大油田及武鋼、太鋼、攀鋼等單位。（1990年-2002年）

結語

清華大學材料學科發展是在時代發展潮流中應運而生，自出生起，就凝結着國家、學校以及各院系的汗水和辛勞，擔負着突破重要領域技術發展的使命，身兼重任，今日之成就也不負國家和人民所托。繼往開來的新時代，仍需要銘記曆史，不忘“材料人”的初心，勇擔使命，再創輝煌。

編輯 | 潘婷 孫碩 趙若時

審核 | 王秀梅 喻妍