材料是人類社會(huì)前進(jìn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類進(jìn)步的標(biāo)志，是人們用于制造物品、器械、機(jī)械或其他物品的那些物質(zhì)，是物質(zhì)的一大類，并不是所有物質(zhì)都可以稱為材料，如燃料、化學(xué)原料、工業(yè)化學(xué)品、食物、藥品等等，一般都不算材料。材料總是和一定用途緊密相聯(lián)。材料可由一種或幾種物質(zhì)組成，同一種物質(zhì)，由于加工制造方法的不同，可成為用途截然不同類型和性能的材料。

 　　材料分類

 　　材料是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)質(zhì)基礎(chǔ)，與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)防建設(shè)和人們生活水平休戚相關(guān)。20世紀(jì)70年代把信息、材料和能源稱為當(dāng)代文明的三大支柱，80年代以高技術(shù)為代表的新技術(shù)革命，又把新材料、信息技術(shù)和生物技術(shù)譽(yù)稱為新技術(shù)革命的標(biāo)志和風(fēng)向標(biāo)。

 　　材料除了具有重要和普遍性外，還具有多樣性。由于種類的多樣性，所以沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)。按照材料的物理化學(xué)性能不同，可把它們分為金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料和由不同類型材料組成的復(fù)合材料。按照材料的用途，可以為分：電子材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材能、生物材料等等。更常見的分類法是把材料分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料、傳統(tǒng)材料與高新材料。

 　　結(jié)構(gòu)材料是以力學(xué)性能為基礎(chǔ)，用于制造受力結(jié)構(gòu)件的一類材料。功能材料則主要是利用物質(zhì)的獨(dú)特物理、化學(xué)性能或生物功能特性等而形成的一類材料。一種材料往往既是結(jié)構(gòu)材料又是功能材料，如鐵、銅、鋁、鎂等。結(jié)構(gòu)材料對(duì)物理、化學(xué)性能也有一定的要求，如光澤、熱導(dǎo)率、抗輻射、抗腐蝕、抗氧化等。

 　　功能材料可分為無(wú)機(jī)功能材料與有機(jī)功能和復(fù)合功能材料，前兩類還可以分為：磁功能材料、電功能材料、熱功能材料、力功能材料、化學(xué)功能材料、光功能材料；復(fù)化功能材料可分為高分子系、金屬系、陶瓷系復(fù)合材料。

 　　傳統(tǒng)材料是指那些成熟且可以商業(yè)化、批量生產(chǎn)與大量應(yīng)用的材料，如鋼鐵、水泥、塑料等。這類材料由于用量大、產(chǎn)值高、涉及面廣，又是不少支柱產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，所以又被稱為基礎(chǔ)材料。新型（先進(jìn)）材料，是指那些具有優(yōu)秀性能和應(yīng)用前景廣闊、且在發(fā)展著的一類材料。傳統(tǒng)材料與新材料之間并無(wú)鮮明界限。采用新技術(shù)可提高傳統(tǒng)材料的性能，增加附加值便成為新型材料；新型材料發(fā)展成熟且在工業(yè)中批量生產(chǎn)并大量應(yīng)用之后也就成為傳統(tǒng)材料了。傳統(tǒng)材料是發(fā)展新材料的基礎(chǔ)，而新型材料又往往能推動(dòng)傳統(tǒng)材料的進(jìn)一步發(fā)展。

 　　材料發(fā)展與進(jìn)化的重要階段

 　　大家知道，人類社會(huì)發(fā)展與進(jìn)化可分為幾個(gè)階段：舊石器時(shí)代；100萬(wàn)年以前至1萬(wàn)年前為新石器時(shí)代；1萬(wàn)年以前至5000年為青銅器時(shí)代；3000年以前進(jìn)入鐵器時(shí)代，中國(guó)的鐵器時(shí)代始于公元前9世紀(jì)至公元前8世紀(jì)的西周晚期。實(shí)際上，人類從猿人進(jìn)化為現(xiàn)代人、發(fā)展到有文字記載的文明人的歷史，就是一部材料和技術(shù)演變史。中國(guó)是一個(gè)相傳5000年的文明古國(guó)，在材料開發(fā)應(yīng)用方面也有著光輝燦爛的華章，從古絲綢之路，到今天“一帶一路”，一脈相承，它就是中華民族發(fā)現(xiàn)、發(fā)展的絲綢材料和其制品推向世界的見證。相傳約5000年前黃帝時(shí)便發(fā)明了養(yǎng)蠶造絲。比絲綢更早，在史前文化中便有陶器的制作，并逐漸發(fā)展為世界聞名的中國(guó)瓷器文化。中國(guó)的銅器文化也赫赫有名，相傳蚩尤就曾煉銅制劍。

 　　人類繁衍增長(zhǎng)、材料技術(shù)進(jìn)步和人類文明發(fā)展之間有著密切的關(guān)系，從利用自然界石塊，經(jīng)過(guò)煉銅制鐵，發(fā)展到制作合金材料、半導(dǎo)體材料和高分子材料等；技術(shù)上從用手、骨工具、陶器，到利用蒸汽機(jī)、計(jì)算機(jī)等；知識(shí)上從各種直觀認(rèn)識(shí)發(fā)展到自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的各門學(xué)科。

 　　縱觀人類發(fā)現(xiàn)材料和使用材料歷史，每一種重要材料的發(fā)現(xiàn)和廣為利用都把人類支配和改造自然的能力提升到一個(gè)新高度，給社會(huì)生產(chǎn)能力和人們生活水平帶來(lái)巨大變遷，把人類物質(zhì)文明和精神文明向前推進(jìn)一大步，進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代。如飛機(jī)性能的改善有2/3依賴于材料。

 　　中國(guó)在西漢初期（公元前2世紀(jì)中葉）發(fā)明了生鐵煉鋼技術(shù)——炒鋼技術(shù)。炒鋼是兩步法煉鋼的萌芽，是具有劃時(shí)代意義的重大發(fā)明。18世紀(jì)中葉，英國(guó)人發(fā)明了炒鋼法，在產(chǎn)業(yè)革命中發(fā)揮了很大作用。馬克思給予了高度評(píng)價(jià)，說(shuō)不管怎樣點(diǎn)贊也不會(huì)夸大這一創(chuàng)新的重要意義。

 　　由于鑄鐵和生鐵煉鋼法的發(fā)明和發(fā)展，中國(guó)冶金技術(shù)在明代中葉以前一直居世界領(lǐng)先水平。公元一世紀(jì)時(shí)，古羅馬博物學(xué)家普林尼在其《自然史》中說(shuō)：“雖然鐵的種類很多，但沒(méi)有一種可與中國(guó)鋼媲美。”中國(guó)鋼鐵產(chǎn)量在唐朝已達(dá)到1200t/a，宋朝為4700t/a，明朝最多達(dá)40kt/a多。在13世紀(jì)，中國(guó)是世界上最大的鋼鐵生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，直到18世紀(jì)中期工業(yè)革命之前，中國(guó)鋼鐵工業(yè)一直是世界領(lǐng)跑者。

 　　隨著世界文明的向前推進(jìn)，18世紀(jì)發(fā)明了蒸汽機(jī)，19世紀(jì)電動(dòng)機(jī)面世，對(duì)金屬材料提出了更高要求，同時(shí)對(duì)鋼鐵冶金技術(shù)產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作用。1854年和1864年先后發(fā)明了轉(zhuǎn)爐和平爐煉鋼，世界鋼產(chǎn)量飛速發(fā)展，1850年產(chǎn)量60kt，1890年達(dá)到2.8萬(wàn)kt，促進(jìn)了機(jī)械制造、軌道交通與紡織工業(yè)的發(fā)展。

 　　由于鋼產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)與廣泛應(yīng)用，逐漸代替一部分鑄鐵作為機(jī)械制造、軌道交通、建筑與結(jié)構(gòu)、橋梁、軍工裝備等的材料。鋼鐵工業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致了重工業(yè)在工業(yè)中的比重飛速上升。從此，人類由“紡織時(shí)代”邁進(jìn)了“鋼鐵時(shí)代”，開始了以電與鋼為物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)的第二次工業(yè)革命。

 　　伴隨著爐冶煉開始，不同類型的特殊鋼先后面世，如1887年高錳鋼、1900年18-4-1（W18Cr4V）高速鋼、1903年硅鋼及1940年奧氏體鎳鉻不銹鋼（Cr18Ni8）。與此同時(shí)，1886年發(fā)明了鋁的電解法，1888年世界第一家鋁電解廠投產(chǎn)，鎂、鈦和一批稀有金屬也先后面世，從而金屬材料在整個(gè)20世紀(jì)占據(jù)了結(jié)構(gòu)材料的主導(dǎo)地位。

 　　世界近代史上，鋼鐵是國(guó)力最重要的標(biāo)志之一，1949年新中國(guó)成立，鋼產(chǎn)量只有15萬(wàn)t，1996年突破1億t，躍居世界第一，2018年產(chǎn)量約8億t。中國(guó)從1996年起是世界產(chǎn)鋼大國(guó)，但還不是強(qiáng)國(guó)，在品種、質(zhì)量方面還有一些差距，由大國(guó)變?yōu)閺?qiáng)國(guó)需要一段較長(zhǎng)時(shí)間，不是一蹴而就的。國(guó)家工業(yè)化、信息化、國(guó)防現(xiàn)代化對(duì)航空、航天、航海、軌道交通、電力、軍工武器、裝備制造等特種鋼、高性能有色合金、新型金屬材料與非金屬都有大量迫切需求，中國(guó)已將包括新材料在內(nèi)的高性能材料列為戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、為中國(guó)能盡快成為材料強(qiáng)國(guó)而砥礪前行是我們當(dāng)代材料人光榮而神圣的歷史使命。

 　　隨著有機(jī)化學(xué)的發(fā)展，19世紀(jì)末，西方科學(xué)家仿制中國(guó)絲綢發(fā)明了人造絲，這是人類改造自然材料的又一里程碑，以后人工合成有機(jī)高分子材料相繼問(wèn)世，如1909年的酚醛樹脂（電木）、1920年的聚苯乙烯、1931年的聚氯乙烯及1941年的尼龍等，以其性能優(yōu)秀、資源豐富、建設(shè)投資少、收效快而得飛速發(fā)展。世界三大有機(jī)合成材料（樹脂、纖維和橡膠）2018年已超過(guò)1.4億t。

 　　陶瓷本來(lái)早已用作建筑材料，由于其資源豐富、密度小、模量高、硬度大、膨脹系數(shù)小、耐高溫、耐磨、耐腐蝕等特點(diǎn)，到20世紀(jì)中期，通過(guò)合成及其他制造方法，制出各種類型的先進(jìn)陶瓷如Si3N4、SiC、ZrO2等。

 　　復(fù)合材料是20世紀(jì)后期發(fā)展起來(lái)的另一類材料，人類很早就使用復(fù)合材料，如泥土中混入碎麻或麥桿用于建筑房屋，鋼筋水泥是脆性材料和韌性材料的復(fù)合。近幾十年來(lái)，利用樹脂的易成形性和金屬的高韌性，無(wú)機(jī)非金屬的高模量、高強(qiáng)度、耐高溫，制成了樹脂基復(fù)合材料和金屬?gòu)?fù)合材料，前者已得到廣泛應(yīng)用，后者因其制備困難、價(jià)格高而受到一定限制。為了改善陶瓷的性能制成了陶瓷基復(fù)合材料。碳使用溫度最高，可達(dá)2500℃，為了克服其抗熱震性差缺點(diǎn)，并提高其力學(xué)性能，制成了碳-碳復(fù)合材料，在各個(gè)部門都得到了卓有成效的應(yīng)用。

 　　功能材料自古就受到重視，今天是信息技術(shù)及自動(dòng)化基礎(chǔ)，特別是半導(dǎo)體材料出現(xiàn)后，加速了現(xiàn)代文明的發(fā)展，激光材料與光導(dǎo)纖維的問(wèn)世，使人類社會(huì)進(jìn)入了信息時(shí)代。硅是微電子技術(shù)關(guān)鍵材料。