材料是人類社會前進的物質(zhì)基礎，是人類進步的標志，是人們用于制造物品、器械、機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、化學原料、工業(yè)化學品、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，與經(jīng)濟發(fā)展、國防建設和人們生活水平休戚相關。20世紀70年代把信息、材料和能源稱為當代文明的三大支柱，80年代以高技術為代表的新技術革命，又把新材料、信息技術和生物技術譽稱為新技術革命的標志和風向標。

 　　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，所以沒有一個統(tǒng)一的分類標準。按照材料的物理化學性能不同，可把它們分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和由不同類型材料組成的復合材料。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構材料和功能材料、傳統(tǒng)材料與高新材料。

 　　結構材料是以力學性能為基礎，用于制造受力結構件的一類材料。功能材料則主要是利用物質(zhì)的獨特物理、化學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構材料又是功能材料，如鐵、銅、鋁、鎂等。結構材料對物理、化學性能也有一定的要求，如光澤、熱導率、抗輻射、抗腐蝕、抗氧化等。

 　　功能材料可分為無機功能材料與有機功能和復合功能材料，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、化學功能材料、光功能材料；復化功能材料可分為高分子系、金屬系、陶瓷系復合材料。

 　　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，所以又被稱為基礎材料。新型（先進）材料，是指那些具有優(yōu)秀性能和應用前景廣闊、且在發(fā)展著的一類材料。傳統(tǒng)材料與新材料之間并無鮮明界限。采用新技術可提高傳統(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，而新型材料又往往能推動傳統(tǒng)材料的進一步發(fā)展。

 　　材料發(fā)展與進化的重要階段

 　　大家知道，人類社會發(fā)展與進化可分為幾個階段：舊石器時代；100萬年以前至1萬年前為新石器時代；1萬年以前至5000年為青銅器時代；3000年以前進入鐵器時代，中國的鐵器時代始于公元前9世紀至公元前8世紀的西周晚期。實際上，人類從猿人進化為現(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演變史。中國是一個相傳5000年的文明古國，在材料開發(fā)應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瓷器文化。中國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、材料技術進步和人類文明發(fā)展之間有著密切的關系，從利用自然界石塊，經(jīng)過煉銅制鐵，發(fā)展到制作合金材料、半導體材料和高分子材料等；技術上從用手、骨工具、陶器，到利用蒸汽機、計算機等；知識上從各種直觀認識發(fā)展到自然科學和社會科學的各門學科。

 　　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新高度，給社會生產(chǎn)能力和人們生活水平帶來巨大變遷，把人類物質(zhì)文明和精神文明向前推進一大步，進入一個新時代。如飛機性能的改善有2/3依賴于材料。

 　　中國在西漢初期（公元前2世紀中葉）發(fā)明了生鐵煉鋼技術——炒鋼技術。炒鋼是兩步法煉鋼的萌芽，是具有劃時代意義的重大發(fā)明。18世紀中葉，英國人發(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價，說不管怎樣點贊也不會夸大這一創(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，中國冶金技術在明代中葉以前一直居世界領先水平。公元一世紀時，古羅馬博物學家普林尼在其《自然史》中說：“雖然鐵的種類很多，但沒有一種可與中國鋼媲美。”中國鋼鐵產(chǎn)量在唐朝已達到1200t/a，宋朝為4700t/a，明朝最多達40kt/a多。在13世紀，中國是世界上最大的鋼鐵生產(chǎn)國和消費國，直到18世紀中期工業(yè)革命之前，中國鋼鐵工業(yè)一直是世界領跑者。

 　　隨著世界文明的向前推進，18世紀發(fā)明了蒸汽機，19世紀電動機面世，對金屬材料提出了更高要求，同時對鋼鐵冶金技術產(chǎn)生了巨大的推動作用。1854年和1864年先后發(fā)明了轉爐和平爐煉鋼，世界鋼產(chǎn)量飛速發(fā)展，1850年產(chǎn)量60kt，1890年達到2.8萬kt，促進了機械制造、軌道交通與紡織工業(yè)的發(fā)展。

 　　由于鋼產(chǎn)量迅速增長與廣泛應用，逐漸代替一部分鑄鐵作為機械制造、軌道交通、建筑與結構、橋梁、軍工裝備等的材料。鋼鐵工業(yè)的發(fā)展導致了重工業(yè)在工業(yè)中的比重飛速上升。從此，人類由“紡織時代”邁進了“鋼鐵時代”，開始了以電與鋼為物質(zhì)技術基礎的第二次工業(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，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20世紀占據(jù)了結構材料的主導地位。

 　　世界近代史上，鋼鐵是國力最重要的標志之一，1949年新中國成立，鋼產(chǎn)量只有15萬t，1996年突破1億t，躍居世界第一，2018年產(chǎn)量約8億t。中國從1996年起是世界產(chǎn)鋼大國，但還不是強國，在品種、質(zhì)量方面還有一些差距，由大國變?yōu)閺妵枰欢屋^長時間，不是一蹴而就的。國家工業(yè)化、信息化、國防現(xiàn)代化對航空、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)，為國家經(jīng)濟轉型、為中國能盡快成為材料強國而砥礪前行是我們當代材料人光榮而神圣的歷史使命。

 　　隨著有機化學的發(fā)展，19世紀末，西方科學家仿制中國絲綢發(fā)明了人造絲，這是人類改造自然材料的又一里程碑，以后人工合成有機高分子材料相繼問世，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、建設投資少、收效快而得飛速發(fā)展。世界三大有機合成材料（樹脂、纖維和橡膠）2018年已超過1.4億t。

 　　陶瓷本來早已用作建筑材料，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，到20世紀中期，通過合成及其他制造方法，制出各種類型的先進陶瓷如Si3N4、SiC、ZrO2等。

 　　復合材料是20世紀后期發(fā)展起來的另一類材料，人類很早就使用復合材料，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合。近幾十年來，利用樹脂的易成形性和金屬的高韌性，無機非金屬的高模量、高強度、耐高溫，制成了樹脂基復合材料和金屬復合材料，前者已得到廣泛應用，后者因其制備困難、價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合材料。碳使用溫度最高，可達2500℃，為了克服其抗熱震性差缺點，并提高其力學性能，制成了碳-碳復合材料，在各個部門都得到了卓有成效的應用。

 　　功能材料自古就受到重視，今天是信息技術及自動化基礎，特別是半導體材料出現(xiàn)后，加速了現(xiàn)代文明的發(fā)展，激光材料與光導纖維的問世，使人類社會進入了信息時代。硅是微電子技術關鍵材料。