人类我每们时人每类刻用都来离制不作开有材用料物。品材的料物是质，而且材料还可以作为我们人类文明发展历史阶段的时代标志，如青铜时代、铁器时代，或者早一些的石器时代。今天虽然跨进了信息时代，有人也把信息时代说成是“硅时代”，因为信息的核心是芯片，芯片的材料就是用硅做的。
材料的种类很多。大致可以分为金属材料、无机非金属材料、有机材料和复合材料。如果按它们的性质来分，又可以分为结构材料和功能材料。材料的品种非常多，如果细分起来，还有好多种分法。一般来说，传统材料是整个国民经济建设最主要的物质基础。新材料是发展高新技术的物质基础和先导，因此，全世界各先进国家都把新材料作为最主要的、关键的战略物资之一。我们国家也是这样。建国以来，我国非常重视材料的建设，保证了几十年来国民经济和国防工业发展，特别是“两弹一星”的生产材料立足于国内。
人类历史上第一个文明时代是石器时代，用的是天然的材料石器，但是随着人类社会的发展，文明的进步，就有了人工材料。第一个人工材料是陶器。
陶器伊始
大约一万年前，人类创造出了第一种自然界不存在的物质，陶。从此世界上就有了关于陶的种种故事。
陶的出现被称为人类进入了新石器时代。在远古，先民们发现一些被水浸湿的粘土。经火烧过后改变了颜色，而且变得十分坚硬，基本不透水。他们就开始尝试着用黏土加水和成泥，再塑成各种形状烧制。陶器的制作就这么开始了。
当时的人们按照自己的想像，做出各种样式的陶器来满足生存的需要。
取水用的背瓶，用绳子穿过瓶上的孔，就可以背在身上，瓶上的突起是为了便于用手扶住水瓶，保持稳定。陶罐，可以存放食物。陶鬲，用三个空足来保证平衡，同时又能充分用来存水。
陶蹀（yan），是在陶鬲的上方加上一个陶罐，它相当于我们现在用来蒸饭的锅。
在这些器皿上有描绘出的鸟兽，它们最早出现于4600年前，那时人们把对生灵的信奉崇拜，对美的想像追求也充分地记录在陶器上。
早期烧出来的陶器，红颜色居多，然后还有灰的、黑的，这是陶土中显色金属的作用。当陶土中含有氧化铁时，在露天堆烧的时候，在空气非常充分的条件下，烧出陶土中的氧化铁，是三价，砖红色，所以烧出红陶。
后来经过相当长的时间，人们在烧制和使用陶器的过程中，发现烧制温度越高，陶器越结实耐用。
人们为了提高烧窑温度，慢慢从露天堆烧到薄壳封烧，最后有了窑，在陶窑中烧，温度提高以后，陶器的质量就好了。比过去坚硬了，也不漏水了，吸水率也低了。慢慢发现，随着温度提高，陶窑的改进，当把陶窑半封闭情况下，空气少了，这时烧出来的陶器是灰的，因为陶器陶土中的氧化铁是二价，二价铁呈灰黑色，所以烧出的陶是灰陶。后来封得更彻底了，而且把下面的燃料用水泼了以后，产生大量的烟气，烟当中有的炭分子微粒渗入陶胎以后，再拿出的陶，就变黑了，是黑陶。所以陶的颜色随陶窑，烧窑技术的进步而变化。
新石器时代晚期，制陶技术发展到当时的最高水平，出现了黑陶，黑陶的陶土原料与红陶和灰陶的原料相比并没有特别之处，它的颜色是烟熏渗炭形成的，渗炭是在陶器基本形成时，封住陶窑的烟孔，同时在窑内淋水，正在燃烧的炭突然被降温，就会因燃烧不完全，而产生大量夹杂着炭黑的烟气。炭黑在封闭的陶窑中渗入到陶器壁内。这样烧成的陶器就乌黑发亮。烟气中的炭黑，就像空气中飘浮的灰尘一样微小，它本身具有增强的作用。我们的汽车，自行车轮胎，就是在橡胶中掺入炭黑等添加物制成的。还有文房四宝中的墨，也是靠收集炭黑加工做成的。
古代陶工们为什么要在陶器即将烧成时，在窑内淋水呢？也许当时只是为了让烧好的陶器尽快降温，以便将它们取出使用，没想到淋出了炭黑。更巧合的是，在他们烧制的像蛋壳一样薄的陶器上，炭黑就不只成就了陶器的颜色，它还发挥了增强的特性，使薄薄的陶器更加坚实了。
早在一万多年前人们就开始用陶器。在烧陶过程中，偶然发现氧化铜、氧化锡，在1000度左右，能够还原成金属，而这时金属是液态的。因为锡的熔点只有几百度，铜是1000多度，这样一混和就变成青铜。青铜的发现，可能就是偶然发现的，因为当这种混合金属冷却，凝固以后，就成为青铜了。青铜器慢慢多了就变成青铜时代了。
青铜时代在世界各个文明国家的出现，有早有晚。最早是古希腊5000年前就有了。在中国有史可考的是夏商周。夏代，就是公元前2070年代，就有了。到了商代基本上就很鼎盛，而发展到了春秋战国，那个时候，春秋五霸，战国七雄之间争战不息，就用青铜铸造兵器。最著名的是“吴王金戈越王剑”，越王勾践的剑，工艺十分精美。
塑料
塑料有着一度辉煌的历史，这种诞生于19世纪50年代实验室中的合成材料，是现代科学领域中出现的名副其实的奇迹。
塑料的发明要追溯到1868年，美国印刷工人海伦特偶然把用硝酸处理过的纤维和樟脑混在一起，加热后可以任意改变形状。海伦特把它称之为赛璐洛。至今人们都把它作为塑料工业的起点。最早的电影和照相用胶片都是赛璐洛制造的。赛璐洛还促进了家用唱片业的大发展，这是因为有了塑料，人类才可以将声音记录在唱片上，塑料唱片上录制的第一首曲子是贝多芬的第五交响曲。
虽然说赛璐洛是世界上最早出现的塑料，可它的原料来自天然，真正人工合成的塑料是1907年美国化学家贝克兰发明的酚醛塑料，这是第一个得到广泛应用的塑料，俗称电木。20世纪的三四十年代，聚苯乙烯、聚氯乙烯相继问世，第二次世界大战的出现客观地导致了对塑料的更大需求。1931年，英国科学家发现了聚乙烯，它是很好的绝缘材料，雷达波能从中穿过。
1934年，有机玻璃研制出来，它具有良好的透明性和耐热性，在第二次世界大战中作为飞机的窗用玻璃。1935年，美国科学家卡罗瑟斯发明了尼龙。1939年，尼龙袜在世博会上亮相，军用降落伞就是尼龙做的。1938年，美国人普鲁姆？凯托发明了聚四氟乙烯，又称塑料王，用于制造原子弹的铀净化器。
20世纪50年代前期，德国科学家齐格勒和意大利科学家纳塔发明了催化剂，使塑料得以实现大量生产。由此二人双双获得1963年诺贝尔化学奖。
20世纪50年代后，塑料的应用范围越来越广，并且向民用化发展。到了80年代，汽车业和计算机制造业对塑料需求巨大，在建材领域也显现出优势。现在全球每年的塑料产量超过1亿吨，近50年的发展速度超过任何一种材料，原因何在呢？
这是因为，塑料的比重小，强度高，电绝缘性能好，耐腐蚀性能好，它的比重是铝的二分之一，钢的五分之一，所以同等重量的塑料，可以生产出比钢铁多得多的产品。它在机电、仪表、汽车行业、航空、航天领域将大量代替金属材料。
通过分子设计，可以合成出精确控制分子量的新型功能塑料，如导电塑料、磁性塑料、医用塑料、记忆性塑料、全塑汽车等等。塑料的传奇是一部创新的故事，没有任何一个家族的材料像塑料一样，能让设计师和发明家们以非常低廉的价格完成自己的发明创造。专家预言，21世纪首选的材料将是塑料。
塑料还是有很大的发展空间，而更有发展前途的是功能塑料，就是塑料可以做成各种功能材料，甚至磁性材料、导电材料，当然，目前还仅在研究阶段。塑料还有一个更主要的特点，它不仅可以用石油、天然气、煤做原料，还可以用生物做原料。生物是可再生的，因此，就可持续发展来说，塑料也是很有前途的。
复合材料
在现今材料科学领域中，有一支极具发展前途的材料家族，这就是复合材料。
复合材料种类很多，一般按照所用的基体材料分类，无机非金属基复合材料，金属基复合材料，树脂基复合材料，用作承力和自承力的部分材料称为结构复合材料。
复合材料包括两个部分，一个部分是增强剂，提供强度；另外一个部分是基体，基体的作用是把增强剂固定下来，使它定位，然后所有的东西固定成一个整体，形成一个完整的材料。
就像最常见的钢筋混凝土，混凝土本身就是一个复合材料，它是由石子、沙子和水泥组成的。如果再把钢筋加进去，变成钢筋混凝土，这是个更好的复合材料。其中主要承力的是钢筋，然后是沙子和石子，组成了一个完整的结构。
复合材料是利用现有材料经过一系列的技术处理，有效地创造出性能优异的新材料。先进的复合材料有硼纤维“铝基”复合材料和碳/碳复合材料。目前最大的复合材料是树脂基复合材料。
增强材料有硼纤维、碳纤维、玻璃纤维，以及各种高性能有机纤维。常用的基体有，不饱和基体树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂等。玻璃纤维增强体复合材料在我国称为玻璃钢。
树脂基复合材料因为是高分子化合物和增强纤维复合材料，所以它有比强度大和比磨量高，绝缘性能好，耐腐蚀，电磁波透过率高等特点。
比强度是密度和强度的比值，比磨量是密度和磨量的比值，它们是衡量一种材料的性能的重要参数。
以碳纤维增强环氧树脂复合材料为例，它的比强度为钢的5倍，铝合金的4倍，比磨量是钢、铝、钛的四倍左右。树脂基复合材料，其比强度和比磨量往往优于一般强度的材料。
由于复合材料具有比强度大，比磨量高的特点，它广泛应用于航空航天领域，用以提高性能，比重。直升机是陆军航空兵的主要装备，在地空一体化作战中是不可缺少的武器，在应付局部战争中占有突出的地位。
目前在直升机的制造过程中，就大量使用了先进技术和先进复合材料。我国的直9型直升机就采用了碳纤维、玻璃纤维的编织布和蜂窝结构作为增强体，环氧树脂黏合加温加压成型。
直9型直升机的机身表面有87%采用了复合材料，整个旋翼全部采用了复合材料。每片重44千克，整机重量为4100千克，比原铝合金材料制成的直升机减轻了49%。由于减轻了重量，提高了直升机的灵活性、机动性和续航能力。
在武器装备上采用复合材料，制造导弹、火箭、炮弹、炸弹等弹体，以及火炮固罩、枪托等，既减轻了重量，又节省了大量的优质木材和特等钢材，降低了成本，提高了武器装备的机动性。
在航天领域，要把卫星、航天飞机、空间站送到预定轨道，必须要推动力很大的运载火箭来完成，而火箭在推进过程中，它的重量和燃料的比大约是1：500，也就是说在运载火箭发射的过程中，每减轻1千克的重量，就可以节省500千克的燃料，为此人们想尽办法来减轻火箭自重以及搭载的重力，以达到提高搭载能力和射程。我国运载火箭，采用玻璃纤维增强环氧树脂复合材料后，所用材料由铝合金材料的744千克减少到401千克，减轻重量达343千克。这相当于我国实践一号卫星的重量，并提高了射程1475千米，大约提高了13%。某些复合材料还是一种很好的耐烧灼绝热材料，它可以使运载火箭的结构和内部零部件完好地通过大气层。
在飞机的制作过程中，为减轻飞机的自重和提高飞机各部位的强度，已经越来越多地使用很先进的复合材料。如飞机的机身、发动机叶片、机翼、垂直尾翼、整流罩、起落架舱门等，这不仅仅提高了飞机的飞行速度和高度，而且还节省了燃料，提高了飞机的续行能力和运载能力。
随着科学技术的不断发展，复合材料已经广泛地应用在人们的生产和生活之中，在高层建筑中，以玻璃纤维为增强体的复合材料制造的高位固体箱，可以防腐、防锈、防霉、防虫蛀、抗微生物。既减轻了重量，又保护了饮水环境。
冷却塔离心排风机可以减轻建筑物附加设备的重量。树脂基复合材料有良好的介电性能，不受电磁的作用，却能透过微波，用它可以制造出医疗诊断上用的X光机，CT机等专用床，保证了诊断的准确性。
常用的一些复合材料，成本低，可以制成公共场所的设施，如柜台、公共座椅。汽车工业标志着一个国家的工业发达程度。
由于复合材料重量轻、强度高、耐腐蚀，以及制造工艺简单，现在已用它制造车身以及各种零部件，减轻了车的自重，提高了运载能力，减少了能耗。
复合材料是现今材料科学技术发展的方向之一，今后它将在国民经济和国防建设中发挥重要作用。
纳米
大家知道，长度单位以米、厘米、毫米最为常见。更小的单位是微米，那么比微米还要小的单位就是纳米了。它的量度是毫米的百万分之一，几十万纳米加在一起才有头发丝粗细。纳米材料科学是一门新兴的尖端学科，而作为纳米物质却早已存在，只不过没有被人们所认识罢了。你知道吗，螃蟹为什么会横行霸道，鸽子为什么能千里归巢，乌龟为什么能记住自己的产房？科学家们发现，这些动物之所以具有远距离的定向定位能力，一个共同的秘密就是在它们的体内，有一种磁性纳米微粒，正是这种磁性纳米微粒和地球磁场的作用，才使它们不会迷路。千年古镜为什么能依然光可鉴人？古猿人的牙齿为什么能至今光洁如初？经专家鉴定，它们的表层都有一层纳米微晶，只要人们认识了这种纳米材料，就完全可以制造出光彩夺目的金属，包括黄金和铂金，被切割成纳米微粒后，就成为黑金，因其吸收可见光而成为太阳黑体，用这类材料做隐型飞机是再好不过了。
普通陶瓷坚硬易碎，而当我们烧制陶瓷的原料粉碎成纳米尺度的微粒后，再压制成纳米微晶，陶瓷就能像金属一样可弯曲变形。
以纳米陶瓷材料制成的发动机转子，既耐磨而又耐高温，它将运用于未来的汽车和高速列车，我国的纳米材料研究已经从基础科学，大步走向应用领域。也许在十年或十五年之后，我们将迎来一个神奇的纳米世界。
那时候即使数九寒
天，我们只穿一件很薄的纳米毛衣，也不会觉得一点寒冷。
用纳米材料磁制冷的空调、电冰箱，代替用氟利昂制冷，既无噪音，又不污染环境。航天飞机和火箭的燃料中加入纳米材料，其燃烧效率将成倍增长。利用纳米材料，可使我们所使用的磁盘容量增加20倍。每平方英寸能存储50亿位信息，相当于2500部《红楼梦》，可以说纳米材料叩开了磁电子学的新大门。
目前微电子技术已经走到极限，无法再微小下去了，只有纳米尺度方能使它超微型化。世界各国对纳米材料科学的研究，将成为21世纪研究的核心，人们也许还记得著名物理学家、诺贝尔物理奖获得者费力尔门说过，如果有一天可以按人的意志安排一个个原子，那将产生怎样的奇迹呢？如今纳米材料就是带来这个奇迹的物质，它必将帮助我们实现这个美丽的梦想。
医用生物材料
随着科技水平的提高和人们对物质世界更深层次的认识，医用生物材料作为材料大家族中，与人们关系最直接，最密切的一个分支，也得到了迅猛的发展。人们现在已经可以制造出各种生物医学材料来修复和替代人体器官，以提高人们的生活质量，延长人们的生存时间。
介入医学，是近十年来迅速发展起来的一门融医学影像学和临床治疗学为一体的新兴边缘学科。涉及人体消化、呼吸、心血管、神经、泌尿、骨骼等多个系统疾病的诊断和治疗。尤其对于以往人们认为的不治之症，或难治之病，如癌症、心血管疾病等，开拓了新的治疗途径，而且简便、安全、有效、并发症少。目前介入医学已与内科、外科并列为现代医学中的三大技术。而生物医学材料的研究与发展，对介入医学的普及和发展，起着举足轻重的作用。在介入疗法中，插入身体的导丝、导管壳、导管、血管支架、球囊导管，以及人体内各腔道支架，都是由医用生物材料制成的。
利用生物材料制成的支架，不仅可以扩张血管，还可以为患食道肿瘤、肠道肿瘤的病人服务，把这些支架放入患处，就可以使患者恢复进食和排泄，减轻患者的痛苦，提高生存质量。血管肿瘤也是肿瘤病中常见的例子，随着肿瘤的增大，会压迫血管，造成供血不足，甚至威胁人们的生命。这时我们可利用导管把给肿瘤提供营养的血管堵住，肿瘤就会由于得不到营养而死亡，脱落。
龋齿又叫虫牙，是口腔科一种常见的多发病，有一种新型的龋齿填充材料，这种材料是把银、铜、锡合金经过喷旋法制成的一种非金属材料，使用与之相配套的黏膜及热处理技术制成一种新型的GK银合金粉，这种金属粉各种性能远远超过国际标准规定的性能指标，在此基础上，人们又开发出GK银汞胶囊，减轻了人们在制作汞基合金中的劳动强度，避免了汞在空气中挥发对人身体造成的伤害。随着年龄的增长，骨质疏松症患者越来越多。从X光片上我们可以清楚地看到，人工关节较好地完成了它的使命。
系统性红斑狼疮，是一种自身免疫性疾病，就目前的诊断表明，患者自身免疫系统发生紊乱，产生过多的抗DNA抗体及抗体附属物，从而损伤组织器官。生物医学材料的发展和基因工程在医学上的应用，为治疗这种疾病提供了一条新的思路。人们首先制造了一种高分子材料，经碳化后形成微小的碳颗粒，通过生物提取技术，从小牛胸腺中提出DNA进行分离纯化，制成具有生物活性的DNA免疫吸附剂，然后组装成DNA免疫吸附剂的血液净化装置。
在实际医疗过程中，使患者的血液做体外循环，通过DNA免疫吸附装置时，血液中的抗DNA抗体就会被吸附剂所吸附，从而达到治疗的效果。就像正负电荷吸引结合一样，致病物质被吸附到吸附剂颗粒上，从而达到清洁人体血液的效果。从理论上讲，如果我们能够找到合适的DNA，就可以通过血液换流的方法治疗任何免疫系统疾病，甚至包括现在人人闻之色变的艾滋病。
太空材料
自1987年以来，我国多次利用返回式卫星搭载进行空间材料加工试验。目前已取得较大进展。把需要合成的材料放入特制的同一容器中，装进太空炉，随卫星一道送入太空。在太空，经过太空炉对材料进行加温、熔化、再降温，变成固体，合成出新的材料，然后伴随着返回式卫星回到地球，由此加工出的材料，人们俗称它为太空材料。
1987年，我国在太空成功地制造出砷化镓晶体，当时在国际科技界引起高度重视。以后，我国又先后利用返回式卫星在空间试验加工出了数十种新型材料。由于地面和空间环境有别，所以加工材料可利用的外界条件不同，空间实际上是人类探索所需要研究的新领域。铝和铅在地面的比重相差很大，铝轻，铅重，即使把它们熔化，变成液体状，最后铅也要沉在容器的下面，铝则要浮在上面，二者实在是难以混合在一起。
到了太空，基本克服了地球的引力，铝和铅就会非常容易地混合在一起了。根据同样的道理，如果在太空把气泡加入到熔化后的金属中去，并使它们均匀分布，这样就有可能制造出比普通泡沫还轻的金属体。由于物体到了太空几乎没有轻重之分，所以能够比较容易地把不同比重的物质合成在一起，从而得到地面难以得到的更有价值的材料。
在太空做的半绝缘体砷化镓，用来做场效应晶体管，噪声降低30%。
同时用砷化镓制造出的微波晶体管，又是卫星通讯和移动通讯性能优越的口和耳。在太空合成了高质量的碲锌镉单晶，用于制造红外探测器，则是导弹、遥感卫星更为敏锐的眼睛。人类在空间制造材料，目前还处在试验和起步阶段，今后随着有关学科和技术的进步，一定会得到更大发展，从而更广泛地服务于国防和国民经济建设。
