一、材料的分类

固体材料依据化学组合和原子结构通常被分为3个基本类型：金属、陶瓷和聚合物，并且大部分都有自己的分组。此外，还有一种复合材料，这种材料是由两种或多种不同的材料设计组成而成。接下来我们解释下这些材料分类方式和典型特征。还有一类材料为先进材料，这种材料用于高科技应用，如半导体、生物材料、智能材料、纳米材料。

（1）金属

金属是一种或多种金属元素组成的，液经常含有一些相对较小的非金属元素。金属或合金中原子应非常有序的方式排列，与陶瓷和聚合物相比，原子相对密集。从力学性能上看，这些材料具有相对较好的刚度。强度、延展性、抗断裂性，这使它们在结构应用上可以得到广泛的使用。金属材料有大量不固定的电子，也就是说这些电子没有被绑定在特定的原子上。金属的许多性能都直接归功于这些电子。

（2）陶瓷

陶瓷是由金属元素与非金属元素符合而成的，它们往往大多为氧化物、氮化物和碳化物。从立足我行为上讲，陶瓷材料相对比较坚硬——刚度和强度可以与那些金属相媲美。从以往看，陶瓷非常脆并且非常易碎。但是，新型陶瓷的抗断裂性已被设计改进，这些材料应用于厨具。餐具，甚至汽车发动机部件。此外，陶瓷材料通常隔绝热通道和电通道，并且比金属和高分子材料更耐高温、更适应恶劣环境。对于光学性能，陶瓷可以是透明的、半透透明的或是不透明的，并且一些氧化物陶瓷可表现出磁性。

（3）聚合物

聚合物包括常见的塑料和橡胶材料。许多聚合物是以碳，氢和其他非金属元素为基础的有机化合物。此外，聚合物往往是以碳原子为主链的巨大分子链状结构。这些材料通常具有较低的密度，与金属和陶瓷材料相比，它们既不坚硬，也不如其他类型材料强度高。但是由于其密度低，很多时候单位质量的刚度和硬度可与金属和陶瓷相媲美。

（4）复合材料

复合材料是由两种前面所讨论的材料组成的。复合材料的设计目的是为了在不同材料结合后产生独特的性能，这种性能是任意单一材料所不具有的，并且复合材料也将复合之前的才考的组好性能联合组合体现出来。不同的金属，陶瓷和聚合物组合了各种类型的符合材料。此外，有些天然存在的材料也是符合材料。

二、先进材料

用于高科技的材料有时被称为先进材料。在高科技水平下，我们可以用相对复杂、深奥的原理来设计一种可以操作或运行的装置或产品，这些先进材料的典型的传统材料，但是它的性能已得到提升，而且经过新开发后具有更高的性能。并且这些材料可能时各种类型的材料，通常成本非常昂贵。先进材料可能包括半导体，生物材料和我们称为“材料的未来”的材料。

（1）半导体

半导体具有介于导体与绝缘体之间的电学性能，这些材料的电学性能对每分钟通过材料的杂质原子浓度非常敏感，并且它的浓度在非常小的空间区域内可以控制。半导体使集成电路的存在称为可能，在过去的30年彻底改变了电子工业和计算机工业。

（2）生物材料

生物材料用于制作植入人体中的仿生元件，以取代病变或受损的身体部位，这些材料必须无毒，并且必须与身体组织兼容。

（3）智能材料

智能材料是一种先进的新型材料，这种材料相对许多技术有重要的影响，目前正处于发展阶段。形容词智能意味着这种材料能感受到环境的变化，并且对这种变化产生预定的反应方式，这种特点也经常在生物体中发现。

一个智能材料的组成包括某些类型的传感器和另一个执行器。为了响应温度、电场或磁场的变化，执行器可能会被要求改变形状，位置，自然频率或传统材料。

（4）纳米材料

有一种新的材料类，它具有吸入引入的性能和巨大的技术前途，这种材料是纳米材料。纳米材料可以是4种基本材料——金属、陶瓷、聚合物、符合材料中的任何一种。然而与这些材料不同，它们不以区分化学性质为基础，而是大小。用纳米这个前缀表示的这些材料实际结构尺寸大约为1nm，且小于100nm。

三、总结

材料科学的一个方面是研究材料结构与性能之间存在的关系。由材料的结构，我们知道材料内部成分是如何组成的。结构元素包括亚原子、原子、微观组织和宏观组织。对于材料的设计、生产及使用，有4个因素要考虑——工艺、结构、性能和应用。材料的应用取决于它的性能，材料的结构决定其性能，此外，材料的机构视其工艺而定。材料选择的3个重要准则：适应材料的服役条件，生产中可能出现的性能衰退，以及制造产品的成本。在化学与原子结构的基础上，材料通常分为3类：金属，陶瓷和聚合物。此外，复合材料由两种以上不同材料类型组成。