未来的材料世界
人类使用材料的历史，自从使用石器的原始旧石器时代开始，摸索了两三百万年，才进入青铜器时代；青铜器时代和铁器时代又经历了近万年，方才进入了钢铁挂帅的工业时代；工业时代才两百多年，就进入了以功能材料为主导的信息时代。信息时代发展至今，材料的发展不仅越来越快，而且材料的品种越来越多。
那么，信息时代之后，代表社会生产力基础的材料世界将是个怎样的局面呢？
有人认为，未来将是纳米时代。当然，由于纳米材料的优异性能，会促使材料世界的革命，但未来的材料世界绝不是纳米材料一枝独秀，而是各种材料百花齐放、争奇斗艳的局面。而使各种材料百花齐放的推动力则是材料设计。
什么是材料设计
当前各项新兴产业蓬勃发展，对材料提出越来越高、越来越多的要求，但人类探索新材料的方式却仍然没有完全改变，大体上还是凭经验反复实验以求找到合用的材料。一般而言，往往要经过多次失败的试探才能取得成功。这在西方被称作“试错法”，中国材料科学界则形象地称之为“炒菜”。
这种“炒菜’’方法虽然踏实有效，可实在太费工夫了。特别是20世纪中叶以来，高新技术的发展日新月异，用“炒菜”的方法发明新材料的速度远远跟不上实际需要，于是材料科学家不得不另觅开发新材料的捷径。
20世纪80年代，美国科学家提出以“材料设计”为研究目标。当时的说法是要“根据指定性能的要求定做新材料”。意思就是说：根据某种用途，要求材料具有某种性能，科学家就要通过理论计算，预见到应当靠什么原料，什么配方，什么工艺，一次性成功地制造出合用的材料，而不是用“炒菜”的方法，经过多次失败，在试验中试探。
材料的性能设计
“材料设计”说来容易，实际上要实现却很难。物质都是由原子组成的，原子的种类，原子的排列，原子的相互作用会从根本上决定物质的性能，于是人们寄希望于量子力学和统计力学的理论计算。但若是以单个原子为单位计算的工作量十分巨大，将会出现天文数字。于是科学家们发现通过原子集团的计算是有可能实施材料设计的，尤其是随着超级计算机的出现，使“材料设计”成为可能，但可能与现实之问仍有很大的距离。
材料制备方法的设计
早期人们对材料设计的重点，理解为材料的结构与性能的关系和材料性能的预测。这当然是材料设计极其重要的一个方面，但这还不够，至少同等重要的是要研究制备材料的新方法和高质量、低成本大量生产材料的新技术。也就是说，必须在重视结-性能关系的同时，大力开展材料制备的科学研究，这就是材料制备方法的设计研究。
人类制造材料的方式可分为3种模式：一是最原始的模式，即靠人工控制制造材料；二是计算机优化控制方式；三是材料智能加工方式。这第三种方式在实施时需要用多种传感器探头监测正在制备的材料。目前，这种新的材料制备方式在复合材料制造、半导体单晶拉制等方面都取得了很好的效果。这是材料设计的一个新进展。
自从20世纪中叶材料科学家提出材料设计这一目标以来，已经半个多世纪过去了。总体来看，现在离所有材料都能一次“设计”成功的目标还相当遥远。但是随着大量有成效的研究成果的积累，人类探索新材料的方式正在经历一个渐变的过程。
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