材料—人类社会发展的里程碑
材料是人类生产和生活必需的物质基础，人类社会的发展离不开材料。材料是人类进步的里程碑，时代发展需要材料，而材料又推动时代的发展，所以人们把材料视为现代化文明的支柱之一。 材料是什么？材料是可用于制造有用物品的物质。材料是物质，但不是所有物质都可以成为材料，只有当一种物质具有可供利用的性质，而且可以被制造成有用的物品时才成为材料。数千年来，人们通过制造和加工各种材料来满足生产和生活的需要，这个过程中逐渐形成了一套理解材料世界的科学——材料科学。
自古以来，人类文明的进步都是以材料的发展为标志的。人类的历史也是按制造生产工具所用材料的种类划分的，由史前时期的石器时代，经过青铜器时代，铁器时代，而今正跨入人工合成材料的新时代，就可以看出材料的重要性。钢材和混凝土改变了大地的景象，硅芯片带来信息革命，新颖的生物医用材料改写了残障和老化的定义。材料科学技术的每一次重大突破都会引起生产技术的革命，大大加速社会发展的进程，给社会生产和人们生活带来巨大的变化，把人类物质文明推向前进。在遥远的古代，我们的祖先是以石器为主要工具的，选取石英晶体作为武器和工具，这也是人类和晶体材料首次打交道。他们在寻找石器的过程中认识了矿石，并在烧陶生产中发展了冶铜术，开创了冶金技术。公元前5000年，人类进入青铜器时代。公元前1200年左右，人类进入了铁器时代，开始使用的是铸铁，之后制钢工业迅速发展，成为18世纪产业革命的重要内容和物质基础。从人类的出现到21世纪的今天，人类的文明程度不断提高，材料及材料科学也在不断发展。纵观人类发展的历史，可以清楚地看到，每一种重要材料的发现和利用，都会把人类利用和改造自然的能力提高到一个新的水平，给社会生产和人类生活带来巨大的变化。出现了聚合物时代、半导体时代、先进陶瓷时代和复合材料时代等种种提法。
早期农业时期，科技不发达，一切以手工做事。渐渐地，机械的发展使人类有更快速、简便的制造工具。工业时期，机械取代了手工，劳力需求也减少；到了现在，劳力密集转换成技术密集，民生消费产品，尤其在娱乐生活方面更为人们所重视。因此，在这一连串产业型态的转变下，材料的发展便扮演了极重要的角色，同时也显示出材料与人类生活的密切.随着科技日新月异，许多新科技发展的材料愈来愈常应用于人类日常生活之中。因为人们日常生活中所需用到的种种物品皆是由许多不同材料所组成，可能是传统的，也可能是新研发出来的。但不论是何种材料，其优缺点、好与坏，都直接或间接地影响到我们的生活。而除了日常生活，在国防或科技方面，材料科学亦为一不可忽视的重要课题。另外在医学工程及环境保护上，材料科学的发展亦对其有极大的助益。至于在航天科技及信息网络的应用上，材料科学的发展更是占有举足轻重的地位。总的来说可以分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料，正是这四类材料构成了我们生活的物质世界。但材料科学并不是简单告诉我们身边的物质是由何种材料构成，它还要告诉我们为什么要选用这种材料、这种材料如何获得、这种材料有何特性等等，这就涉及到材料的结构、制备、性质和用途。
金属材料是一类使用非常广泛的材料。青铜和铁作为金属材料已有数千年的使用历史。今天，钢材在建筑、桥梁、设备等广泛用作结构材料，铜材则常常作为导电材料使用。材料科学的发展赋予金属材料各种新特性，形成各种各样的新型金属材料，如超塑性合金、形状记忆合金、储氢合金等。一提到金属，或许你马上会想到的是坚硬的固体，不那么柔顺，想要它在通常条件下产生永久变形，是很不容易的事情。然而对于一些合金，在某种特定的条件下能产生300％以上的延伸率，这种现象叫超塑性现象。超塑性是一种奇特的现象，具有超性的合金能像饴糖一样会长10倍、20倍，甚至上百倍，既不出现缩颈，也不会断裂。因此，被称为“金属中的口香糖”。
同样是利用金属的塑性变形，有一类合金在发生塑性变形后，对其在一定温度进行加热，它可以恢复原来的形状，这种具有神奇的“记忆”本领的合金称为形状记忆合金。形状记忆合金最早的应用是在管接头和紧固件上。用形状记忆合金加工成内径比欲连接管的外径小4%的套管，然后在液氮温度下将套管扩径约8%，装配时将这种套管从液氮取出，把欲连接的管子从两端插入。当温度升高至常温时，套管收缩即形成紧固密封。这种连接方式接触紧密能防渗漏，远胜于焊接，特别适合用于航空、航天、核工业及海底输油管道等危险场合。记忆合金最令人鼓舞的应用是在航天技术中。1969年7月20日，“阿波罗”11号登月舱在月球着陆，实现了人类第一次登月旅行的梦想。宇航员登月后，在月球上放置了一个半球形的直径数米的天线，用以向地球发送和接受信息。天线就是用当时刚刚发明不久的记忆合金制成的。用极薄的记忆合金材料先在正常情况下按预定要求做好，然后降低温度把它压成一团，装进登月舱带上天去。放到月球上以后，在阳光照射下温度升高，当达到转变温度时，天线恢复成了自己的本来面貌，变成一个巨大的半球形。除了航空业，形状记忆合金已广泛用于医学和生活各个领域。例如用记忆合金制作的眼镜架，如果不小心被碰弯曲了，只要将其放在热水中加热，就可以恢复原状；不久的将来，汽车的外壳也可以用记忆合金制作，不小心碰瘪了，只要用电吹风加温就可恢复原状。目前世界上已经有铜锌、金镉、镍铝等20多种具有记忆功能的合金，不仅单次“记忆”能力几乎可达到百分之百，即恢复到和原来一模一样的形状，更可贵的是，这种“记忆”本领即使施展500万次以上也不会导致材料断裂。
无机非金属材料是人类最早使用的一类材料，包括陶瓷、玻璃、水泥等化合物材料，以及一些由无机元素组成的单质材料如单晶硅、金刚石、石墨。其中陶瓷占了很大一部分。众多的材料中，真正永续的环保材料是陶瓷，瓷器作为中国的代名词曾在世界上引领风骚五百年。陶瓷材料通常是电和热的不良导体，材质通常硬而脆，可用作结构材料、电子材料、光学材料等。传统的陶瓷一般以天然原料通过煅烧等手段进行加工制造而成，其制品如卫生洁具、器皿等在日常生活中应用广泛。而现在的材料研究及应用侧重于以精致的天然无机物或人工合成无机化合物为原料，采用特殊工艺烧结制造，这样的陶瓷成为精细陶瓷。精细陶瓷具有各种有益性能和功能，主要用于工业技术，特别是高新技术方面。例如，结构陶瓷中的耐高温陶瓷可以用来制造陶瓷发动机，功能陶瓷中的压电陶瓷用来制造超声雷达探测器，功能陶瓷中的仿生陶瓷用来制作人造骨骼和人造牙齿等。常见的半导体材料（如单晶硅、砷化镓、磷化铟磷化镓等）也是一类无机非金属材料。半导体的电性能介于导体和绝缘体之间，微量的杂质和晶体缺陷的存在对这种材料的电性能往往残生巨大的影响，这种特性成了半导体材料应用的关键。半导体材料是制造大规模集成电路的关键材料，此外，还用于制造固态激光器、发光二极管、晶体管等。
高分子是由碳、氢、氧、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千到几百万之间。高分子材料包括天然高分子材料和合成高分子材料。木材、天然橡胶、棉花、动物皮毛等属于天然高分子。合成高分子则分成塑料、合成橡胶和合成纤维三大类。涂料和胶黏剂的主体材料通常是高分子，也归为高分子材料。高分子材料正朝着高性能化、功能化的方向发展，从而衍生出各种各样具有特殊性能或功能的高分子材料，如工程塑料、导电高分子、高分子半导体、光导高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子、高分子信息材料、生物医用高分子材料、反应性高分子、离子交换树脂、高分子分离膜、高分子催化剂及高分子试剂等。
复合材料是由两种或多种不同材料组合而成的材料。其在自然界中也普遍存在，例如树木和竹子为纤维素和木质素的复合体；动物骨骼则是由无机磷酸盐和蛋白质胶原复合而成。复合材料使用的历史可以追溯到古代，例如稻草增强黏土以及漆器。而建筑上广泛使用的钢筋混凝土也有上百年历史。复合材料源于20世纪40年代发展起来的玻璃纤维增强塑料，也就是玻璃钢。现在，复合材料广泛应用在航天航空领域、汽车工业、化工、纺织和机械制造领域、医学领域和建筑工程领域等。
人类进入21世纪后，世界各发达国家都把材料科学和工程作为重大科学研究领域之一。根据材料及其在各领域的应用可划分为以下几大部分：
1. 信息功能材料  与信息获取、传输、存储、显示及处理有关的材料。
2. 工程结构材料  与宇航事业的发展、地面运输工具的要求相适应的高温、高比刚度和高比强度的材料，包括先进的陶瓷材料。
3. 能源材料  与能源领域有关的能源结构材料、功能材料和含能材料。
4. 纳米材料  以纳米材料为代表的低维材料，也是当前材料科学技术的前沿。
5. 生物材料  与医学、仿生学及生物工程相关的材料。
6. 智能化材料  与信息产业相关的材料
7. 生态材料  与环境工程相关的环境材料，又称绿色材料
伴随着材料科学的发展，各种新材料不断地被发现和应用，材料朝高度功能化和智能化发展，不久将来呼吸的混凝土会发明出来，拥有人造器官也不是稀奇的事情，我们的身体活动越来越依赖合成电子元件，一个生物神经机械的世界已经不远了。