学位授予单位名称 |
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单位代码 |
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4 |
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6 |
二级学科代码 |
二级学科名称 |
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8 |
0 |
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Z |
2 |
中文 |
材料科学计算与经济优化 |
英文 |
Scientific Computation and Economic Optimization in Materialogy |
所属一级学科代码 |
所属一级学科名称 |
所属一级学科学位授权级别 |
0 |
8 |
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材料科学与工程 |
√ 博士 □ 硕士 |
学科概况简要描述（主要包括学科内涵、研究内容） （一）学科内涵 “材料科学计算与经济优化”是一门以材料模拟与计算、技术的开发和创新及材料生产、材料产业升级与优化为基本研究对象，以推动材料产业资源利用效率提高和新材料开发以及实现经济运行低碳化、经济效益最大化、生态环境和谐化为主要目标，从技术创新和产业结构优化的角度，研究材料工程运行的科学规律和材料产业发展和规划所带来的社会效益以及经济效益，从而实现整个经济系统资源优化配置的交叉学科。 “材料科学计算与经济优化”设置四个研究方向： 一是材料建模计算与优化。研究内容包括：材料模拟计算的数学模型、第一原理从头计算法、有限差分模拟方法、有限元模拟方法、分子动力学模拟方法、元胞自动机模型等；二是随机分析方法及其应用。研究内容包括：材料的变形分析、材料成份的随机分布、随机微分方程及其数值解在材料科学中的应用、运用随机模拟方法研究材料的性能及影响因素、不同系统的蒙特卡洛法及其应用、材料的数据挖掘等；三是材料开发生产与低碳经济。研究内容包括：材料生产管理与低碳经济、材料生产技术创新与低碳经济、材料生产控制与低碳经济、新材料开发与低碳经济、清洁生产技术、材料产业的空间结构；四是材料产业升级与经济评价。研究内容包括：新材料性能评价、新材料的经济效益和社会效益的评价、材料对环境负荷评价以及循环再生评价、材料产业规模效率评价以及产业结构升级前景评价等。 本学科方向的特色在于，围绕材料组织结构和性能的模拟计算、分析与预测，以及材料清洁生产、材料产业升级所带来经济社会效益评价等学科建设目标，加强材料技术创新与优化的系统性研究、材料与生态环境的协调性研究、材料产业升级研究、材料的清洁生产与循环经济研究，以国际化视野培养能够适应新材料开发和大规模生产与生态环境和谐的复合型人才。 （二）研究内容 学院在“材料科学计算与经济优化”学科上已形成四个富有特色的重点研究方向： 1．材料建模计算与优化 本研究方向的内容是材料模拟的理论体系、数值计算与优化方法。重点研究方向包括：材料模拟计算的数学模型、第一原理从头计算法、有限差分模拟方法、有限元模拟方法、分子动力学模拟方法、元胞自动机模型、材料的计算机设计与优化。 2. 随机分析方法及其应用 本研究方向的内容是随机分析法和统计方法在材料科学中的应用。重点研究方向包括：材料变形的随机分析、材料成份的随机分布、蒙特卡洛方法、随机微分方程在材料科学中的应用、材料的性能及其影响因素、数据挖掘方法在材料设计和构效关系中的应用、预测客户行为模型、材料信息管理。 3．材料开发生产与低碳经济 研究内容包括：材料生产管理与低碳经济、材料生产技术创新与低碳经济、材料生产控制与低碳经济、新材料开发与低碳经济、清洁生产技术、材料产业的空间结构。 4．材料产业升级与经济评价 研究内容包括：新材料性能评价、新材料经济效益和社会效益评价、材料对环境负荷评价以及循环再生评价、材料产业规模效率评价以及产业结构升级前景评价等。 |
该学科学术带头人和学术梯队简介 目前，该学科拥有专业教师87人，其中，教授21人、副教授30人、讲师36人，具有博士学位的教师63人、博士生导师17人，已形成一支以中青年为主体的，较高水平的师资队伍。下面分四个方向介绍学科带头人： （1） 材料开发生产与低碳经济 王志宪（教授、博士、博士生导师）：围绕低碳经济和生态效益评估、材料清洁生产、资源优化方案设计等研究方向，先后获得国家软科学项目、山东省社科规划重点项目、山东省自然科学基金项目、山东省软科学项目和山东省教育厅重点项目资助；出版个人学术专著3部，在CSSCI来源期刊发表学术论文20余篇。曾获山东省科技进步三等奖、山东省社会科学优秀成果三等奖、山东省教育厅人文社科优秀成果一等奖、山东省软科学优秀成果一等奖、青岛市社会科学优秀成果一等奖，以及其他学术奖励多项。 本学科方向学术带头人担任的学术兼职有：中国能源研究会理事、中国投资学会理事、中国生产力学会理事、中国技术经济研究会常务理事、山东省经济学会常务理事、青岛市经济学会常务理事等。 辛振祥（教授、博士生导师）：围绕国家循环经济发展和“两型社会”建设的总体部署，就废旧橡胶资源高值化回收利用和橡胶制品配方优化设计等进行了深入的研究，先后在此领域获得国家自然科学基金（2项）、山东省自然科学基金、国际合作项目、国家大型企业合作项目等30余项。编著《现代橡胶配方设计》、《现代轮胎结构设计》等教材。现任高分子科学与工程学院院长、学院废旧橡胶循环应用研究中心执行主任、废旧橡胶综合利用产业创新战略联盟副理事长及专家委员会主任、全国橡胶与橡胶制品标准化技术委员会密封制品分技术委员会委员（SAC/TC35/SC3)，担任《学院学报》（自然版）、《橡胶工业》、《轮胎工业》、《特种橡胶制品》、《山东化工》等杂志编委。2009年度“山东省有突出贡献的中青年专家”，曾获山东省高等教育教学成果奖一等奖、山东省教学成果二等奖、山东省科技厅科技进步三等奖等多种奖项。 （2） 材料建模计算与优化 隋树林（教授、博士）：多年来在数学建模、最优化理论与算法方向，先后主持与参与完成国家863子课题2项，主持完成山东省教育厅项目两项，主持或参与完成山东省自然科学基金3项。发表学术论文100多篇，其中被SCI、EI、ISTP检索30多篇。曾获山东省高校科研成果一等奖、三等奖，山东省教学成果三等奖，以及其他若干学术奖励。出版教材6部。指导的硕士研究生多次获省级优秀硕士论文。 本学科方向学术带头人担任的学术兼职有：山东省自动化学会教学工作委员会副主任委员，山东省自动化学会理事，山东省高校计算机教学研究会常务理事，山东省数学会理事，山东省运筹学会理事，青岛市计算机学会理事、青岛市人事局职称评定委员会教材编委会主任等。 张宝泉（教授、博士、泰山学者、博士生导师）：1979年至1986年在天津大学化学工程系攻读工学学士与硕士学位；1991年至1994年在天津大学化工学院攻读博士学位；1997年1月至1998年6月在英国Surrey大学化工系做博士后。自1986年6月在天津大学化工学院任教，2008年被山东省聘为泰山学者，设岗于学院材料科学与工程学院。张宝泉教授主要从事无机膜材料的设计、制备与过程强化等方面的研究工作，在分子筛膜合成、结构调控和膜分离、膜反应、材料模拟设计与计算等方面形成了自己的特色。近年来，作为项目负责人承担了国家自然科学基金4项（2项重点基金和2项面上基金）、天津市重点基金1项和多项企业合作开发项目。研究成果大多发表在材料和化工类最具国际影响力的期刊上，如Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Langmuir、Chinese Science Bulletin和AIChE Journal等，共发表学术论文80余篇，其中70余篇被SCI或EI检索，研究论文被引用400余次。申请中国发明专利4项，授权1项。 （3） 随机分析方法及其应用 杨树国（教授、博士）：围绕现代科学计算与数值分析、数学建模、统计运筹与优化、多元统计分析、数值代数、矩阵理论及其应用、计算机仿真等研究方向。主持或参与国家级产业化示范工程项目、国防科工委、电子工业部、省自然基金、省科技厅、省教育厅等各级各类科研项目20多项。在国内外刊物及国际会议上发表学术论文80多篇，其中被SCI、EI、ISTP检索20多篇，主编或参编教材8部。曾获得黑龙江省自然科学技术奖三等奖2项、黑龙江省优秀高等教育科学研究成果奖一等奖1项、三等奖1项、黑龙江省优秀教育科研论文奖2项、青岛市自然科学技术奖1项、学院教学研究一等奖1项、二等奖3项、校优秀教学研究论文奖1项、校教学效果优秀奖1项；曾荣获黑龙江省“农垦总局优秀教师”、校“优质课教师”、“评建工作先进个人”等荣誉称号等。 董立峰（教授、博士、博士生导师）：2005年8月毕业于美国波特兰州立大学物理专业，获理学博士学位。2005年8月至2006年8月在美国英特尔公司和美国波特兰州立大学做博士后，2006年8月至2011年5月在美国密苏里州立大学物理、天文和材料科学系任副教授，2010年1月于学院材料科学与工程学院任教至今。 在美国学习和工作期间，先后参与和承担科研项目12项，其中国家级项目6项，发表被SCI收录的学术论文50余篇，已获美国国家专利2项，获得美国微束分析学会(Society of Microbeam Analysis)授予的杰出学者奖(Outstanding Scholar Award)、美国科学促进发展基金会(Research Corporation for Science Advancement)的科学研究奖(Cottrell College Science Award)、和美国国家电镜中心的访问科学家奖。在中国获得国家技术发明二等奖、国防科学技术二等奖、山东省科技进步二等奖等奖项；1项发明专利，和1项实用新型专利。 目前已发表SCI收录的学术论文60余篇，已获美国国家专利2项，中国发明专利1项，实用新型专利1项。一些研究成果包括：(1) 首次在电子场发射器的钨丝顶端生长出氧化锌(ZnO)纳米线并对其场发射性能进行了研究。该成果发表在美国的应用物理快报(Applied Physics Letters, 2003, 82: 1096) 上。该论文目前已被他引140多次。(2) 首次采用化学气相沉积法和物理蒸发－凝聚法制备了多种一维纳米硫化镉 (CdS) 光电材料，并对其形貌、结构和生长机理进行了系统研究。该成果作为封面文章发表在美国电镜学会主办的显微镜与显微分析(Microscopy & Microanalysis, 2005, 11: 116)、物理化学杂志 (Journal of Physical Chemistry B. 2004, 108: 1617) 和化学物理快报 (Chem. Phys. Lett. 2003, 376: 653) 上。其中，发表在化学物理快报上的文章已被他引66篇次，获得Elsevier出版社授予的2003-2007年度论文引用奖(Most Cited Paper 2003-2007Award)。(3) 首次采用浮动介电泳方法制备碳纳米管场效应晶体管和硅化镍导线，并对其电性能进行了研究。这些成果发表在美国化学学会主办的纳米快报(Nano Letters)和物理化学杂志(Journal of Physical Chemistry B)上，为纳米电子器件的制作提供了一种新的有效方法。 （4） 材料产业升级与经济评价 李勋来（教授、博士）：围绕区域产业选择与升级、区域产业升级能力评价等问题展开研究，先后承担国家社科基金项目、国家发改委招标课题、山东省优秀中青年科学家科研奖励基金等项目10余项，在《经济科学》、《财经研究》、《经济管理》等刊物发表论文30余篇，学术论文曾被“新华文摘”、“新华日报”等摘录、述评，被中国人民大学报刊复印资料全文转载，出版学术专著1部。曾获山东省社科优秀成果二等奖、青岛市社科优秀成果一等奖等科研奖励。 贺爱华教授（博士、博士生导师）：围绕区域材料产业升级、产品品质优化和生产能力提高、新材料开发等领域，积极开展烯烃配位聚合及聚合物结构与性能、生物可降解材料、聚合物静电纺丝的基础及应用研究，在合成橡胶新材料及聚烯烃新材料制备、结构分析及应用等上述诸领域开展了系列创新工作，形成具有中国特色的“反式橡胶系列新材料”及“聚丁烯系列新材料”，为我国在反式橡胶领域保持国际领先水平做出重要贡献。发表论文50余篇，其中发表第一及通讯作者SCI论文23篇；主持国家自然科学基金4项,科技部的科技支撑计划项目课题1项,山东省自然科学杰出青年基金1项，签署国际合作项目1项；作为子课题负责人完成国家973项目1项，参加国家自然科学基金创新群体项目2项，参加国家863项目1 项，参加国家创新基金及山东省科技发展计划项目各1项。申请中国发明专利27项，授权15项。实现2项专利技术的产业化成果转化。获国家技术发明二等奖，全国化工优秀科技工作者、全国及国际发明展览会金奖、王宽诚奖励基金等多项科学奖励。 |
该学科培养方案（含培养目标、课程体系、主要培养环节及学位论文要求） （一）培养目标 本学科博士学位获得者应具有扎实的材料工程学科基础，通晓数学和经济学的相关理论，全面了解材料科学计算与经济优化学科的发展动向，掌握材料科学的数学建模和科学计算方法，把握材料经济优化、新材料产业开发和低碳经济的最新进展，具有一定的英语论文写作能力和进行国际学术交流的能力，具有独立从事本学科的基础理论及学科前沿课题的研究能力，能够解决材料科学与工程中出现的复杂问题，能在材料科学计算与经济优化学科领域内做出创造性的成果，成为德、智、体全面发展的材料科学与工程领域的高级专门人才。 （二）课程体系 1．课程体系设置依据 “材料科学计算与经济优化”是一门以材料模拟与计算、技术的开发和创新及材料生产、材料产业升级与优化为研究对象的交叉学科，课程体系的设置应注重综合性、前沿性和交叉性。 2．课程体系设置方案 全日制博士生培养阶段实行学分制，在学期间应修38学分，修课学分17学分，研究环节21学分。 表2 材料科学计算与经济优化博士研究生课程设置及必修环节 |
类别 |
课程名称 |
学时 |
学分 |
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学位课 （必修） |
公共基础课 |
中国马克思主义与当代 |
32 |
2 |
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高级英语 |
64 |
2 |
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专业基础课 |
材料科学前沿讲座 |
32 |
2 |
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经济数学 |
32 |
2 |
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非学位课（选修） |
材料经济学专题研究 |
32 |
2 |
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数学建模与科学计算专题研究 |
32 |
2 |
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高级计量经济学 |
32 |
2 |
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随机分析理论 |
32 |
2 |
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资源与环境经济学研究 |
32 |
2 |
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清洁生产与循环经济专题 |
32 |
2 |
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研究环节（必修） |
文献阅读 |
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1 |
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开题报告 |
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1 |
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学术讲座 |
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1 |
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实践活动 |
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1 |
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中期考核 |
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1 |
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发表论文 |
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1 |
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学位论文 |
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15 |
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（三）主要培养环节
（1）制定培养计划
博士生在入学后应根据本专业培养方案和本人具体情况，在导师指导下制定培养计划，并提交院学位分委员会审核，批准后，报研究生处备案。计划执行过程中，如因特殊情况需要变动计划，需在每学期选课期间修改。修改后的课程学习计划，经导师签字后送学院及研究生处备案。
（2）文献综述与选题报告
博士生入学后应在导师指导下，尽早确定课题方向，完成论文选题报告。选题报告引用外文文献应不少于20篇。选题报告的具体时间由导师自行决定，但距离申请答辩的日期一般不少于1年。选题报告应不少于5000字（不含图表），具体内容包括文献综述、论文选题及其意义、主要研究内容、技术路线、预期成果及可能的创新点等。选题报告在二级学科范围内进行，并由以博士生导师为主体组成的考核小组评审。
（3）学术活动与学术报告
博士生在学期间必须参加不少于4次学术活动。其中，至少在二级学科范围内主讲1次学术报告（不含选题报告与最终学术报告）。
（4）论文中期检查
学位论文实行中期检查制度。在研究生学位论文工作的中期，按二级学科组织考核小组（由3-5人组成）对研究生的综合能力、论文工作进展及工作态度、精力投入等进行全方位考查。通过论文中期检查的，准予继续进行论文工作。
（5）最终学术报告
在学位论文工作基本完成后，博士研究生需至迟于正式申请答辩前3个月，作一次论文工作总结报告。报告会应邀请本学科博士生导师和相关教授参加，对论文的主要成果和创造性等进行评议，以便进一步修改和完善论文，为正式答辩做好准备。涉及交叉学科的论文工作总结报告，应聘请相关学科至少两位专家参加。
（五）学位论文要求
（1）博士生学位论文研究的实际工作时间一般不少于2年。
（2）博士生应按照博士学位论文写作及答辩指南的有关规定和要求，进行学位论文的撰写、论文的同行专家评审及论文答辩。
（3）博士学位论文是博士生培养质量和学术水平的集中反映，应在导师指导下由博士生独立完成。
（4）博士学位论文应是系统完整的学术论文，应在科学上或专门技术上做出创造性的学术成果，应能反映出博士生已经掌握了坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识，具备了独立从事科学研究工作的能力。
（5）博士生应根据学校对研究生在学期间发表学术论文、完成科研工作的要求，取得相应的成果，并达到学校或学院规定的标准，方可获得参加博士学位论文答辩的资格。
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