材料的發展趨勢
五光十色的物質世界吸引了許多甘願為之獻出畢生精力的科學家。分子或原子彼此間發生化學變化，生成了新的物質。人類就是在這些紛紜複雜的反應中，摸索規律，尋找新的材料，創造新的物質文明。人類社會的發展和材料總是密切相關的，將來也是如此。人類製造工具的曆史，經曆了石器時期、青銅器時期和鐵器時期。目前，占絕對優勢的仍是金屬材料，但是，材料的發展趨勢又是怎樣呢？
材料科學的發展，將使各種結構材料的數量對比發生很大變化。由於複合材料博采眾長，隨著生產工藝不斷完善，其種類會有所增加，用途也會擴大。未來的一段時期裏，將成為複合材料的全盛時期，但這個時期隻是鋼鐵向非金屬材料過渡的開端和序曲，最終取代鋼鐵而在結構材料中占主導地位的將是高分子材料。高分子材料在一定程度上可以擺脫自然資源的限製，它們原料豐富，製造方便，產品多樣，性能優異，在許多方麵都遠非鋼鐵、有色金屬等材料所能比擬的。但是鋼鐵仍是主要的結構材料。今後，各國的鋼鐵產量還會增加，到本世紀末，將達到17億噸。鋼鐵生產將向著冶金工業大型化、生產過程高度自動化方向發展，優質鋼和特殊鋼的冶煉規模還會擴大。
材料的應用效果和性能將不斷提高。人們已經深入了解了原子間結合的內聚性規律，這將提高材料的機械性能。把現有材料加以改造，有可能大大提高其性能。例如聚乙烯這種高分子材料的分子鏈很長，排列很亂，強度也差。如果使其分子排列的整齊度達到10％，就可以使它的強度超過鋼鐵。由於材料內部組織結構存在著位錯，夾雜和微裂紋等缺陷，使得實際強度和理論強度差別很大。人們將通過固體理論研究和改進工藝來解決這一問題。試驗表明：提高結晶速度能有效地改善和提高金屬及合金的性能，特別是增加強度。
具有特殊性質和功能的新材料會被不斷研製出來，以適應新技術革命的需要。目前，對特殊元素材料的研製十分重視。例如，鉿、錸、鉬、鉭等難熔金屬；镓、銦、碲等稀有分散元素；鈹、鋰、鎘、鍶等輕金屬。這些材料用量雖不大，但是影響到電子技術、新能源及尖端科學技術的發展。因此，近年來一些發達國家對特殊材料的研製取得了很大進展，生產出了許多性能優異的新材料。
開展極端條件下材料性質的研究，是開拓研製新材料的一個新途徑。某些物質在超高壓、超高溫、超低溫、超快速冷卻等極端條件單獨或綜合作用下，會表現出異常性質。例如在超高壓下物質原子間的自由空間減小，或電子殼層發生很大變化，結果使絕緣體變成導體、液態氫變成金屬氫；高溫高壓下，碳元素材料可以變為金剛石。
我們如懂得將自然科學知識在技術中應用，並使其符合實際情況，就能迅速地將這些知識作為方法和生產手段用於生產，到了21世紀年我們將就占有更多、更好的具有適當性能的材料。
21世紀的突破
全球經濟騰飛的洪流，勢不可擋，洶湧澎湃，衝擊著科學、技術、產業、文化的經絡，展示出21世紀的宏偉藍圖。材料仍然是21世紀經濟發展的柱石，科學家們已經預言：非晶態如繁星密布；高溫超導將掀起第四次技術革命；納米將是21世紀的材料新單元；高分子將功蓋全球。這一切將彙成21世紀的最強音，人類的文明將進入新紀元。
繁星閃爍非晶態材料是材料科學中一個廣闊而又嶄新的領域。自然界中的各種物質，按組成物質的原子模型，分為兩大類：一類為“有序結構”的晶態物質，它的原子占據著布拉菲點陣上的頂點，而每個晶胞則呈有規律的周期性排列。另一類是氣體、液體和某些固體（非晶固體）則稱為“無序結構”。氣體相當於物質的稀釋態，液體和非晶態固體相當於物質的凝聚態。液體分子就像口袋裏裝著的小彈子，一個緊挨一個地密集堆疊在一起。氣態或液態也可獲得非晶態的固體。非晶態固體的分子好像液體一樣，以同樣的緊密程序，一個緊挨著一個無序堆積（雜亂無章地堆積）。所不同的是在液體中，分子很容易流動。而在稠密的糊狀物中，分子滑動則變得很困難。非晶固體中的分子則不能滑動，具有固有的形狀和很大的剛硬性，被稱為“凝結的液體”。