材料与化工学科作为国家战略科技力量的重要支撑，近年来在中科院近代物理研究所的科研布局中占据核心地位。考生在备考过程中需系统掌握材料科学基础理论与化工过程原理两大支柱，同时关注交叉学科的前沿动态。根据近五年研究所招考真题统计，约65%的考点集中在材料晶体结构与性能关系、纳米材料合成技术、反应工程优化方法三大模块，其中材料表征手段（XRD、TEM、Raman光谱）与计算模拟（DFT、分子动力学）的交叉应用占比达42%。

在材料科学基础部分，需重点理解晶体缺陷对力学性能的调控机制，特别是位错运动与材料断裂行为的定量关联。以面心立方金属为例，其屈服强度与层错能的平方根呈负相关（τ=α√γ），该公式在近年超导材料设计中被反复验证。化工过程原理中，反应器类型的选择需结合阿伦尼乌斯方程与谢苗诺夫公式进行综合判断，连续釜式反应适用于放热反应（ΔH<0），而流化床反应器更适合气固相催化（如费托合成）。考生应掌握托卡列夫公式（We=0.614Re0.5Sc0.33）在传质计算中的应用场景。

研究所近年重点考察的核材料方向，涉及核反应堆燃料元件的辐照损伤机制。钚-238基热源材料中，氢聚变副产物对晶界氧空位的填充遵循Frenkel缺陷理论，导致电阻率增加率ρ=Δρ/ρ0=3.2×10^-6d（d为辐照时间，单位小时）。在实验技术层面，同步辐射X射线衍射（SR-XRD）分辨率可达0.01Å，特别适用于纳米薄膜的晶格畸变分析。2023年真题中，关于石墨烯量子点的尺寸控制与光吸收峰位关系（Eg=5.3eV-0.045nm）的论述占比达18%。

跨学科融合趋势要求考生具备多尺度研究能力。以金属-有机框架材料（MOFs）为例，其比表面积（>5000m²/g）与孔径分布（0.3-1.5nm）需通过BET方程与蒙特卡洛模拟联合优化。在化工合成方面，微流控芯片技术可实现反应物米级混合（特征时间<1s），使传统反应时间从数小时缩短至分钟级。考生应熟记Hetsroni反应器中的最大传质推动力公式：Δcmax=4Do√(ScSh)。

备考策略上，建议建立"理论-案例-真题"三维复习框架。理论部分以《材料科学基础》（冯端著）第3-5章为核心，结合《化工原理》（陈敏章著）第2-4章进行知识串联。近三年真题显示，涉及计算题的考点中，82%与实际工程参数相关，如根据原料纯度（ω=0.92）计算催化床高度（H=Q/(ν·α）），其中α为比表面积（300m²/g）。需特别注意实验设计题中仪器联用技术，如SEM-EDS联用可同时实现形貌与元素面扫分析（空间分辨率<10nm）。

在材料计算模拟方面，DFT计算需掌握VASP软件中赝势选择（PAW赝势）与自洽场迭代（SCF）的收敛标准（ΔE<0.01eV）。分子动力学模拟中，Lennard-Jones势参数（ε=0.23eV，σ=3.4Å）适用于金属-氧化物界面研究。2022年考题中，关于石墨烯/氮化硼异质结载流子迁移率（μ=4.2×10^4cm²/Vs）的计算，要求考生熟练运用紧束缚近似模型（t-EJ模型）。

最后需关注学科交叉热点，如拓扑材料中的马约拉纳费米子研究（2021年诺贝尔物理学奖），其表面态电子态密度（DOS）在K点处呈现Dirac锥特征（E=±vFk）。在化工领域，生物基聚乳酸（PLA）的降解动力学遵循一级反应模型（ln(A0/A)=kt），其中k值受湿度（RH>75%时k=0.12d^-1）显著影响。考生应建立"物理机制-化学过程-工程应用"的立体知识网络，通过参与研究所开放课题（如核废料固化材料开发）获取最新科研动态。