第五节 新材料技术
材料是人类生存和发展的物质基础，也是人类社会现代文明的重要支柱，材料的变化直接影响社会的变革。材料是技术进步的关键要素之一，早在70年代，就有人把能源、信息和材料称为现代文明的三大支柱。近年来，又把信息技术、生物技术和新材料技术称为新技术革命的重要标志。
新材料指新近发展或已在发展中具有比传统材料更为优异性能的一类材料。新型材料知识与技术密集度高，与新工艺和新技术关系密切，更新换代快，品种式样变化多，是多学科相互交叉和渗透的结果。它们中的多数是固体物理、有机化学、量子化学、冶金科学、陶瓷科学、生物学、微电子学、光电子学等多种学科的最新成就。新材料的发展还与其他新技术的发展密切相关，例如新材料的合成与制造往往与许多极端条件技术，如超高温、超高压、超高真空、超高速、超高纯、微重力和极低温等相联系。新材料的表征和评价技术更需要多种新技术的支撑，如超微量杂质的测定、原子级缺陷的观察以及材料对温度、湿度、电、声、磁、力、光等环境因素的反应等，都必须采用多种基于最新科学技术成就的精密仪器和装置来进行。这充分说明材料科学技术本身的综合性和复杂性。传统材料靠大规模生产维持其竞争力，而新材料则靠优异性能和高品质求生存、求发展。传统材料和新材料之间存在密切的联系，传统材料是新型材料的基础，传统材料的进一步发展可成为新材料。
新材料主要包括新型金属材料、高分子合成材料、复合材料、新型无机非金属材料、光电子材料以及人工器官再生材料等。
一、新型金属材料
（一）非晶态金属
非晶态金属又称为"金属玻璃"，它是采用现代尖端冶金技术工艺研制成功的一种新型金属。这是一种原子排列杂乱无序（类似液体）的固体金属。它兼有玻璃和金属的性能，具有高强度、高硬度、高导电性和良好的导磁率等性能，其柔韧性和可塑性强，化学稳定性好，耐腐蚀性超过不锈钢的100倍，这种质地优良的金属玻璃还具有超导性，因此其用途十分广泛。金属玻璃最主要的特点是具有奇异的磁性能，是良好的磁性材料，当今最好的磁头材料就是用它制成的，失真度最小。用它制成的磁性开关可以控制巨大的电流，这种磁性开关可以免去物体的实际接触，从而延长设备的寿命。在塑料中加入这种金属，可以大大地提高塑料的强度。
（二）合金材料
新型合金材料包括许多种类，它们性能各异，用途各不相同。例如，形状记忆合金是合金材料中非常引人注目的一类。这种合金具有非常好的"记忆"性能，它能够使温度值变化时人为造成的形状变化，在温度恢复到特定值时，形状也自动丝毫不差地恢复到原来的状态。并且其坚韧性极强，可反复变形和复原500万次而不产生疲劳断裂。由于这一独特性能，其广泛应用于卫星、飞船和空间站的大型天线、飞机部件接头以及骨科整形等方面。记忆合金材料虽然问世仅20几年，但已发展到几十种，并且还在发展。
又如，贮氢合金是为解决氢的贮存和运输问题而研制的一种特异功能合金。这种合金中的金属能够和氢充分反应，以金属氢化物的形式将氢以标准态1000倍的密度贮存起来，当使用时通过加热即可将氢释放出来。它的这种特殊性能用途极广，如可取代汽油作燃料，可用于均化电厂负荷贮存热量、采暖、制冷等。贮氢合金还具有能量转换功能，利用它吸氢、放氢过程与温度、压力的关系，可以实现化学能一热能一机械能之间的转换。这种性能有着广泛的应用前途。
（三）超导金属材料
超导材料是指在特定条件下，发生电阻完全消失，产生超导电性的材料。这种材料具有三个基本特征：零电阻、完全抗磁性和载流能力强。
超导材料最早是在1911年由荷兰物理学家卡墨林·昂内斯发现的。他用液氮冷却水银，使温度下降到－269℃左右，发现水银的电阻完全消失，电流可以无衰减的通过，即"超导现象"；1933年德国物理学家迈斯纳和奥森菲尔特发现了超导材料具有完全的抗磁性；1962年英国物理学家约瑟夫森发现了超导电子器的物理学基础约瑟夫森效应，这些发现将超导材料研究大大推向前进。然而，在1986年以前，所研究的都是"低温"超导材料，主要是银铝合金、铌钛合金、铌锡合金、铌锗合金等。1986年1月瑞士苏黎士IBM研究实验室的科学家用钡一钇一铜氧化物获得－243℃的超导转变温度，从而揭开了世界性的"高温"超导研究热潮。1987年以来，超导研究取得重大突破，美、中、日等国的科学家将转变温度提高到100K左右。
从超导材料的实际应用来看，目前超导技术的应用大体可分两大类：①可制造磁性极强的超导磁铁，可用于磁约束核聚变反应、大容量储能设备、高能加速器、超导发电机、电力工业输电和交通运输工具等。如美国实现超导输电，每年可以节省100亿美元的电力。②可以用于制造超高速计算机和高灵敏度的探测设备、通信设备、航天系统等。如1989年日本研制出世界第一台超导电子计算机，其全部采用约瑟夫森超导器件，运算速度达每秒 10亿次，功耗 6.2毫瓦，仅为常规电子计算机功耗的千分之一。
（四）减振隐声金属
减振隐声材料就是指在一定的条件下，具有极强的减振性能或降低噪声功能的材料。许多国家从50年代开始就大力着手研究这类材料，现已开发出多种类型。例如，日本电磁材料研究所发明的一种减振隐声合金，在低温至高温下均有极好的减振隐声性能，而且冷加工性和耐腐蚀性也很好，适用于飞机、车辆、船舶等产生振动和噪声的机器，以及容易受振动干扰的精密仪器等。美、英等国研究发明的特殊钢锰合金，用于制作不同机器部件，如机器过滤器、车轮，分别可降低噪声14分贝和6分贝，用子圆盘锯，甚至可降低噪声30分贝。还有一种消声新材料，可以吸收全部声能，能够极好地阻止噪音的扩散。
二、无机非金属材料
随着现代科学技术的发展，无机材料也取得革命性的突破，如新型陶瓷材料、电子材料、光电子材料等，发展十分惊人，被认为是信息社会的新一代产业的物质基础。
（一）陶瓷材料
新型陶瓷无论从材料的性能，还是从材料的制备工艺技术来看，都与传统陶瓷大不相同。其强度、硬度、耐磨损、耐高温、耐腐蚀等性能都比传统陶瓷有了很大的提高，特别是在克服传统陶瓷的致命弱点脆性问题上取得重大突破；一些新型陶瓷具有很大的超塑性，断裂前的应变提高500％左右。
新型陶瓷按其使用性能可分为新型结构陶瓷和新型功能陶瓷两大类；
新型结构陶瓷主要有：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硅化物陶瓷、硼化物陶瓷、砷化物陶瓷、氰化物陶瓷等。这些新型陶瓷具有许多特殊的性能。如具有强度高、耐高温、耐腐蚀、绝缘性好的功能。
新型功能陶瓷主要有：装置陶瓷、电容器陶瓷、压电陶瓷、电致伸缩陶瓷、热释电陶瓷、磁性陶瓷、半导体陶瓷、导电与超导陶瓷、光学陶瓷和敏感陶瓷等。它们的实际利用价值越来越高，在生产和生活中发挥越来越大的作用。
（二）玻璃材料
现代新型玻璃材料改变了传统玻璃材料易碎、易传热的特性，研制出多具有"特异功能"的新品种。如玻璃钢、"记忆玻璃'、化学敏感性玻璃、超韧性增强玻璃、激光玻璃、防弹玻璃、防辐射玻璃等。
在新型玻璃材料中，最为引人注目的是用纯度极高的玻璃纤维制成的光导纤维（简称光纤），它使现代通信技术发生了革命性的转变，并且在医疗、遥感、遥测等领域也得到越来越广泛的应用。一根光导纤维是由芯子、包层和涂敷层组成，其直径只有100 微米左右，比头发丝略粗一点儿，但其性能极好。用光纤通信，一条电缆就可以传输几百万路电话，普通电缆通信，一条线路只能传送几十路，最多几百路电话。光纤通信具有传输距离远、保密性好、抗干扰等优点，因此世界各个国家都高度重视光纤的应用和技术开发。光纤还可传输高强度的激光，现代医学激光手术刀就是利用光纤传输激光的。光纤也可用来制作光纤传感器，探测外界物理量的变化，这类传感器已经用于遥感、遥测技术。
（三）半导体材料
半导体材料是20世纪40年代发展起来的重要信息材料，通过近几十年来的研究工作，半导体材料种类不断更新，应用领域不断扩展，成为信息技术发展的基础。
半导体材料的发展大体经历了以下几个阶段：
1.锗材料的发现和研制。1948年第1只锗晶体管问世，由于其不需要加热、功耗低、可靠性高、转换速度快、功能多样和体积小等优点，迅速取代电子管而广泛应用于无线电技术和军事技术领域，并成为当时出现的数字计算机的理想器件。
2.硅材料的发现和研制。硅半导体材料由于机械强度高、结晶性强、在自然中储量丰富、成本低，并且可以拉制出大尺寸的完整单晶，使之成为目前电子信息工业领域的主要半导体材料。自1958年在硅晶体管的基础上制成了集成电路，使电子产品跨入集成化时代，带来了计算机的微型化，掀开了人类信息时代新的一页。
3.砷化镓材料的研究方兴未艾。科学家们预测砷化镓很可能成为继硅之后第二种最重要的半导体电子材料。根据其电子运动速度快、电子激发后释放能量以发光形式进行等特点，用砷化镓制成的晶体管可以制造出速度更快、功能更强的计算机，制造用于高频通信信号的放大器，同时砷化镓也是制作半导体激光器和光探测器、体效应器件等的关键材料。
4.超薄层、超晶格半导体材料发展大有前途。利用高真空技术研制成超薄层和超晶格（非晶态）半导体材料，由于成本低，易大面积生产，因而在太阳能光电转换和信息技术方面开拓了崭新的大地。目前非晶态太阳能电池已达到相当高的热转换效率，非晶态硅电池也已广泛地用于电子计算器、电子手表等微型电器上。用非晶态硅制造记忆开关、场效应管、高分辨率液晶平面显示板、复印机等的新兴产业也已经具有一定规模。
三、新型高分子材料
高分子是由碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素组成的分子量足够高的有机化合物。常用高分子材料的分子量在几百至几百万之间，有的可高达上千万。高分子材料主要包括塑料、纤维、橡胶、薄膜、胶粘剂和涂料等，其中合成塑料、合成纤维、合成橡胶被称为现代高分子三大合成材料。
（一）合成塑料
由于它的优越特点，其发展速度迅猛异常。特别是20世纪50年代以后，高性能的塑料品种源源不断涌现，至今已有300余种。从20世纪50年代开始，全世界塑料产量就超过铝、铜、锌等金属，并以两倍于钢铁的增长速度递增。在全世界塑料的通用品种中，聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯四大品种是日常生活中最常见的塑料材料，其总产量在1亿吨左右。其他如透光性好的有机玻璃；称为"塑料王"的耐腐蚀塑料聚四氟乙烯；作为工程塑料的聚碳酸脂、聚甲醛、聚酰亚胺和常用做泡沫塑料的聚胺脂等，也都具有相当规模的产量。
（二）合成纤维
20世纪60年代以后，各种类型合成纤维的研究出现高潮，除了"六大纶"涤纶、锦纶、晴纶、维纶、丙纶、氯纶外，还研究出可做宇航服、耐超热超冷的芳纶1313；可做飞机机翼、高强缆索的芳纶1414；可耐400℃高温和负273℃超低温的聚酰亚胺纤维；可做人造血管、软骨等人体器件的氟纶纤维；可做新式伪装服的多色纤维；可做合成纸、合成革、高效除尘器的高缩纤维、复合纤维、有色纤维、网络丝、完全变形纱、吸湿纤维和离子交换纤维等。
（三）合成橡胶
它是为填补天然橡胶的不足逐渐登上材料舞台的，其时间虽然不长，但发展极快。50年代其产量就超过天然橡胶的两倍，到70年代，年产量已达600万吨，品种达到1万多个以上，而且还出现了适于飞机、宇航工业、机器制造工业和轻工业等领域的耐高温、耐温差、耐臭氧、易着色、弹性高、耐摩擦等具有特殊性能的特种合成橡胶。
除了上述几类主要的高分子材料外，还有许多其他的功能高分子材料，它们是导电高分子材料；化学功能高分子材料；医用高分子材料；工程塑料合金等。它们大多处于刚刚开发的阶段，一般都不够成熟，有待于进一步完善，但其发展和应用的前景是十分诱人的。
四、新型复合材料
现代科技的发展，对材料的性能提出高标准、多样化，甚至是相互矛盾的要求，因此，任何一种单一的材料都难以满足上述需要，于是各种高性能的复合材料便应运而生。
复合材料是由基体材料和增强材料两部分组成，根据基体材料和增强材料的特点，复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料两大类：结构复合材料是作为承力结构使用的材料，它由能承受载荷的增强体与能连接增强体成为整体材料同时又起传递力作用的基体构成；功能复合材料一般由功能体和基体组成，基体不仅起到构成整体的作用，而且能产生协同或加强功能的作用。
目前主要的新型复合材料有以下几种：
（一）树脂基复合材料
新型树脂基复合材料主要是从树脂基体和增强材料两方面进行改进的。目前常用的树脂基体大体有：热固性树脂、热塑性树脂以及各种各样的改性和共混基体。热固性树脂具有难熔和不溶解、只能一次加热和成型、一般不能再生的特点；热塑性树脂具有可溶解、加热软化和熔融，遇冷变硬并可重复进行的特点。常用的增强材料有：粒子增强料、纤维增强料、晶体增强料、有机纤维复合材料等。正是运用这些树脂基体和增强材料，通过复合工艺制造出多种多样、功能各异的复合材料，广泛地应用于军事、航空、航天以及日常民用、医疗卫生等领域，取得了良好的效果。
（二）金属基复合材料
由于树脂基复合材料的使用温度相对较低，为适应高技术发展的要求，近年来正在迅速研究开发金属基复合材料。与树脂基复合材料相比，金属基复合材料不仅具有较强的耐高温性和不燃烧性，而且具有高导热性和导电性、抗辐射性、不吸湿和耐老化等特性。若与传统金属材料比较，金属基复合材料具有重量轻、强度和刚度高、耐磨损、高温性能好等显著特点。目前金属基复合材料虽然还存在制造工艺复杂、造价昂贵和不够成熟等问题，尚未能实现工业规模生产和应用，但由于近年来的大力研究和开发，其发展很快，已经在军事和航天领域取得较好的应用效果。
（三）陶瓷基复合材料
陶瓷材料具有耐高温、高强度、高硬度及耐腐蚀性好的特点，但其脆性大的弱点，限制其更广泛的应用。在陶瓷中加入多种陶瓷纤维、晶体、颗粒等增强体，制成陶瓷基复合材料，可以大幅度降低脆性增强韧性，提高其抗热抗振性能，克服单一陶瓷材料对裂纹敏感性高和易于断裂的致命弱点。陶瓷基复合材料已经实际应用和即将实际应用的领域有刀具、滑动构件、发动机构件、能源构件等。
（四）碳/碳基复合材料
碳/碳基复合材料是指碳纤维复合材料。它是将碳纤维物质经过特殊工艺使之多次碳化和石墨化后，作为增强体制成的复合材料。这种材料具有强度高、耐高温、抗腐蚀、抗磨损和抗热震性能好等优点，在航空航天领域已被广泛应用。当前主要用于洲际或远程弹道导弹的头锥、火箭的喷管、航天飞机的结构件以及军民用飞机起落架的刹车构件等。
五、光电子材料
1960年第1台实际运行的红宝石激光器的出现给人以启示：总有一天光信号可以代替电信号作为信息交换的公共载体。当然光电子技术的应用并不局限于信息领域，由于激光本身存在方向性、相干性、单色性和储能性等方面的突出优点，也由于激光基质晶体和对激光束进行调制的非线性光学材料的相应发展，一个新兴的高技术产业--光电子工业已经破土而出，它包括光通信、光计算、激光加工、激光医疗、激光印刷、激光影视、激光仪器、激光受控热核反应、激光分离同位素、激光制导等许多方面。探索与发展新型光电子材料，制作高性能、小型化、集成化的光电子器件，已经成为整个光电子科技领域的前沿。其中光电子信息材料是整个光电子技术的基础和先导。光电子信息材料包括淘汰和信息获取材料、信息传输材料、信息存储材料以及信息处理和运算材料等，其中主要是各类光电子半导体材料、各种光纤和薄膜材料、各种液晶显示材料等。
六、人类器官再造材料
生物材料也称为生物工程材料或生物医学材料，是生物体器官缺损、病变或衰竭的替代材料，也就是人类器官再造材料。
生物体是复杂的系统，温暖潮湿，新陈代谢，腐蚀降解，磨擦扭曲，支撑碰撞，生物体的所有构件材料都在整个体系中经受严格苛刻的考验；作为某器官的替代材料同样也要受到考验。
生物材料要具有生物相容性，与人体组织的相容性良好，体内组织液不会受其影响发生变化；排异反应要尽可能小，与血液接触应有抗血栓形成能力；有良好的耐老化性能，使用寿命要长；药物缓释材料应能被人体吸收或及时排出等等。总之，对生物材料的要求是严格慎重的。
目前生物植入材料有金属及合金、生物陶瓷、生物高分子和复合材料。
（一）生物活性陶瓷
人造生物玻璃（45％SiO2；24.5％Na2O，24.5％CaO，6％P2O5）已实现与骨相结合，而且与软组织相结合，成为一种活性陶瓷。用可与软组织相结合的生物玻璃修补中耳，已获得临床成功，可以使聋耳恢复听觉。为了得到能满足高强度、耐弯曲要求的材料，如作为人工齿和承受重荷的人工脊椎骨，研究人员已开发一类结晶化玻璃，称为玻璃陶瓷，强度高于人骨，而且还可切削加工成各种形状。
一种与人骨的钙／磷相一致的羟基磷灰石合成成功，具有优良的生物相容性，而且在生物体内协调化学相互作用会促使骨骼新生，在与人体周围组织的结合上表现出具有主动能力的生物性。
（二）生物化学水泥
骨骼缺损修补、骨骼植入材料的固定和牙齿的修复等，利用磷酸钙系细粉为主要材料，在修补过程中，一面硬化，一面产生羟基磷灰石，形状可塑，操作方便，被称为生物化学水泥。研究工作正在就其成分、硬化过程和硬化后的性能进行深入探索，以造福于人类。
（三）生物复合材料
实验得到热解碳，比铝还轻，而且有高强度。把它涂在金属或高分子材料表面，有良好的生物相容性，与组织结合牢固，可以作为人工骨骼和人工齿。热解碳还具有抗血栓性，生物体不吸收，与血液蛋白质的适应性好，可以用作人工心脏瓣。用碳纤维涂上热解碳，可以作为韧带的替代材料。利用具有生物活性的羟基磷灰石作为涂层材料，喷涂在钛合金或氧化铝陶瓷表面，从而做到既发挥基体材料的强度，又发挥涂层材料的生物活性。
（四）人工器官
用于临床的人工器官的高分子材料主要有：聚氨酯、聚四氟乙烯、聚碳酸醋、聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、硅橡胶、碳纤维等几十种。这些材料可以制造出人工心脏、人工肝脏、人工肾、人工喉、人工眼球、人工骨、人工皮、人造血浆和血液等。
我国已研制成功人造血液，是具有很高溶氧能力的氟碳高分子液体，已在临床上用于危急病人的抢救和战地救护。高分子材料制成的人工关节和人工乳房已投入临床应用。此外，人工器官在整容和美容方面也得到广泛应用。
（五）控制释放技术
药物治病需要一定的浓度，浓度低了达不到药效，浓度高了产生副作用。例如治疗糖尿病的胰岛素，要求在血液中维持一定的浓度，这就需要每天注射几次不断给予补充。人们设想，如果能以一定的速度释放药物，以实现保持血液中药物的一定浓度，那将是病患者的福音。
把药物包裹在膜里是控制释放的最简单方法。关键是制备无害而易分解的高分子材料作为胶囊。已经开发的聚氨酸就是一种能够满足这个要求的材料，并用来制成抗癌缓释药。后来又进一步使胶囊微型化，希望埋在癌变肿瘤内部大幅度提高药效。长效避孕药缓释胶囊的胶膜是用硅橡胶和左旋甲基炔诺酮制成的。把6个各含有36mg避孕药的胶囊埋入上肢适当部位，药效可长达5一6年，取出后2一3个月内可以恢复生育能力，相当方便。
（六）仿生模拟
仿生材料是在对生物大分子进行深入分析的基础上，探索生物大分子结构与功能之间的关系，然后进行分子设计和仿生模拟，从而研制具有生物功能的仿生材料。
人们在海岸岩石上发现，蓝色贻贝之所以能够牢牢地粘在岩石上，是因为它能分泌出一种独特的液体。于是科学家仔细分析了这种分泌液体的分子结构，并进而合成了一种模拟蓝色贻贝分泌液的超级胶粘剂。其特点是可以快速固化，不受盐水侵蚀，是补牙和接骨的好材料。
科学家还构想更高层次的生物材料，在人们掌握了生命过程的机制和奥秘的基础上，预期研制出具有主动诱导、能促进人体自身组织和器官再生作用的生物复合材料。这一新构想正在积极开展研究，并有可喜的初期成果。这是一项涉及生物学、医学、材料科学、分子设计和工程设计等多学科协同研究的艰苦工程．也是一项为人类自身创造美好生存环境的伟大而长期的奋斗目标。
七、新材料技术的发展趋势
材料在现代科学技术发展和人类生活中的基础作用，决定了新材料技术必须不断的以前所未有的速度向前发展。今后新材料技术发展的总的趋势主要表现在以下几个方面：
（一）理论研究将更加深入
以往发现和研制新村料的方法，大多是采用所谓"试错法"或"筛选法"。就是在许许多多的原料中反复实验、比较，从中找出性能合乎要求的，然后进行再实验、再比较，直至找出最合适、最满意的材料。例如美国发明家爱迪生就是采用"筛选法'，经过6000多次实验比较，才确定用钨丝作为白炽灯的灯丝材料。实际上，可以说目前世界上已经注册的几十万种材料品种，没有哪一种不是经过反复实验比较后，才得以诞生的。
随着科技水平的提高，特别是材料科学理论的建立、发展和深入，已经使进一步更深入、更透彻地了解材料的内部结构，了解材料的"微观世界"，即组成材料的分子、原子的状况和它们之间的关系，全面掌握材料的本质和规律成为可能。这样人们就可以根据材料科学理论"设计"新材料。因此，随着新材料技术理论研究的深入和发展，特别是对材料的内部结构、组成和性能的深入研究和认识，实现按需要设计制备新材料，以及对具有革命意义的新材料进行超前研制是新材料技术的一个重要发展趋势。
（二）特殊环境条件将更加具备
研制新材料营造特殊的环境条件，是今后新材料技术发展的一大趋势。例如超高压、超低压、超高温、超低温、超重力场和无重力场等就都属于特殊环境条件。
在超高压或超低压（即高度真空）的环境下，许多材料的性能会发生较大的变化，如在2万到3万个大气压下，有些常压条件下非常坚硬，很难变形的金属能够很容易地被加工成各种形状，其延展性能增加几百倍。硒、碲、硅、锗、磷等元素在超高压的条件下都可以表现出一定的超导性；超高压也是人工合成新材料的良好条件，将石墨放入5万个大气压的环境中，它的内部结构就会发生变化，形成性质绝然不同的"硬度之王"金刚石。在超低压环境中，一些金属可以很容易被镀在玻璃上，而且结合度非常好，这在其它环境下很难做到。
超速加热或超速骤冷也是新材料的加工方法。它们是指在极短的时间内，迅速使温度大幅度的上升或下降。例如所谓超速骤冷，就是指冷却速度在每秒1000℃到100万℃的急速冷却。非晶态合金就是利用超速骤冷的原理实现的。这种骤然加热或冷却的环境，可以使物质的内部结构发生很大的变化，得到人们需要的特殊性能。超重力场或无重力场也是一种非常有前途和重要意义的特殊的材料加工环境条件。在超重力场环境里，可以获得超纯材料。在无重力场环境里，可以获得在一般条件下无法合成的合金和生成性能极好的半导体材料等。科学家们预言无重力场环境技术将会导致一次伟大的技术革命。
综上所述，营造特殊环境对新材料技术的发展具有特殊重要的意义，可以说是制造新型材料的必须条件之一，因此，从技术上解决获得特殊环境条件的手段，是新材料技术发展的一个重要趋势。
（三）智能材料研究将处于前沿地位
智能材料是指具有类似人的感官能力的新型材料。当前的研究重点主要集中在机器人制造领域和用于调节光线的各种变色玻璃上。如科学家研制的一种由硅、橡胶、金属组成的复合材料，具有灵敏的压电效应，只要对它施加哪怕是很小的压力，它的电阻值就会自动降低，引起电流的变化，由此通过电脑指挥机器人动作；又如一种光敏变色玻璃，当天气晴朗阳光强烈时，就会自动减小透明度，反之会自动增大透明度，就像人在控制一样。
（四）"变废为新"是重点研究方向
如何最充分地发挥材料资源的作用，特别是如何利用有价值废弃材料（通常所称"垃圾"），即"变废为新"技术又称为垃圾处理技术，正日益受到人们的重视。
垃圾处理技术主要有两个方面；一是垃圾的回收处理；二是垃圾的再利用。
1．垃圾回收处理技术
目前应用较多的有填埋法、焚烧法和分类回收法。填埋法是目前用的最多的方法，如美国的垃圾至今仍约有90％用填埋法处理。焚烧法处理垃圾应用的也较早，但后来发现这种方法对空气污染严重，便停止使用了。20世纪70年代中期，一些国家利用新的技术制造焚烧炉，用垃圾作燃料产生蒸汽或电力，目前得到一定的推广。分类回收法是针对焚烧法存在的污染环境问题创造的一种新的垃圾处理技术。这种方法通过一定的技术手段，将要处理的垃圾进行分类，从而实现净化环境和节约资源的目的。这种方法投资少、见效大，对资源的利用率高，因此受到许多国家的重视。
2．垃圾再利用技术
人们通过长期的实践研究发现：再生资源的开发利用，具有其他一些资源无法相比的优势。"变废为宝"技术的大量出现、广泛使用将对解决能源、资源和环境这三大危机同时起到不可估量的作用。所以，越来越多的国家已把发展材料"变废为新"的技术，作为一项重大发展战略和基本国策。
