材料工学は、化学や物理学の手法を工学技術に応用し、工業製品の材料となるさまざまな物質を研究する学問です。鉱物などの原材料を加工したり、物質の反応を分子や電子のレベルで操作して化学的に合成することにより、新しい機能をもつ材料を開発すること、また材料の新しい性質を発見することが、主なテーマとなります。
　20世紀に登場したプラスチックも、材料工学の研究成果のひとつです。木材や金属材料に比べて安価で軽く加工しやすいために、多くの工業製品で利用され、私たちの生活を一変させました。
　その後も、ガラス繊維や炭素繊維、マグネシウム合金、チタンなどの金属、各種の液晶など、新しい素材が次々に開発されています。
　一般社会では目立たない学問ですが、新素材の開発は、小型・軽量化や高密度化など製品の機能を高めるだけでなく、周辺の工学技術の進歩に貢献することも多く、産業界では“縁の下の力持ち”といえます。

　材料は、鉄鋼やアルミニウムなどの「金属材料」、セラミックスなどの「無機材料」、プラスチックを中心とした「有機材料」の３つに大きく分けられます。最近は、これらを組み合わせたガラス繊維や炭素繊維などの「複合材料」でも、新しい技術が開発されています。
　研究領域は、これらの材料そのものを創造する開発プロセスに加え、工場における製造プロセスにまで及びます。具体的には、複雑な化学反応を正確にコントロールする技術、加熱や加圧、メッキ、など生産現場での処理技術、固体・液体・気体・粉体など物質の形状変換技術といった研究テーマがあります。
　製品の外形に用いられる軽量・小型な構造材料、特殊な性質をもつ機能材料など、機能の面で優れた材料をつくることに加え、“生産の際の環境汚染が少ない”“リサイクルで利用しやすい”など、生産や廃棄の場面でも有益な新しい材料やその生産工程を研究することが大切になります。
　また、後者の生体機械工学では、身体の構造をモデルにした機械のメカニズムの研究、人間の脳と神経組織を応用した信号伝達や情報処理のシステムの研究などがあります。

　大学ではまず、物質をつくっている《原子、分子、電子》の精密な構造やはたらきを理解するため、化学と物理学を基礎からじっくり学びます。化学は無機化学、有機化学、物理化学の基本領域をバランスよく履修します。また物理学では、量子力学と熱・統計力学を基礎にした物性物理や、電磁気学などの科目が重要になります。
　基礎課程では、強さ、硬さ、重さといった基本性能、利用しやすさに関わる熱・電気の通し方や腐食性、さらに人体にどんな影響があるかといった、さまざまな物質の特性にスポットをあてます。「材料工学概論」などの講義科目で概念や理論を学び、演習や実験科目によってその理論を確認しながら、材料を扱うための基礎固めをします。また、分析化学の基礎から、材料の化学的分析電気的計測など、材料の性能や機能を評価するために必要な基本技法を学びます。

　応用領域では、金属材料、無機材料、有機材料の特性をふまえながら、こうした類型にはとらわれず、いろいろな材料の理論と実践技術を横断的に学んでいくのが、一般的な履修スタイルです。
　学習項目は、材料を生み出すための技術（開発）、材料を使う技術（製造・加工・利用）の２つに大きく分かれており、材料の構造と機能に関する知識から製造する技法までを体系的に学びます。「生み出す」技術では、三大材料と呼ばれる金属材料、高分子材料（プラスチックなど）、セラミック材料を中心に、半導体や磁性体などの「電気電子材料」、電気抵抗のない「超伝導材料」、さらに自らを検知・判断して、反応できる「知能材料」まで、材料を開発するためのさまざまな技術を学びます。
　「使う」技術では、材料を設計するための力学、強度の知識、材料を加工するための《結晶》《表面改質》《薄膜》の技術、材料を計測するための構造解析などを扱います。