从250万年前至公元前约1万年前，是旧石器时代。旧石器时代的人类使用打制的石器作为主要劳动工具，打制石器是指利用石块打制的石核或石片，种类包括石砍砸器、刮削器、尖状器等，如石斧（图3）等。虽然使用的是粗糙的人造材料，但却为人类抵御其他生物的侵害，承受自然压力，提供了一定的保障；人类不再常常是大型食肉动物的猎物，从此逐渐登上食物链的最高端。之后，人类又开始广泛使用火，通过收集植物和猎取野生动物谋生，并最终出现了农业文明；能够搭建原始的住所，通常以原始族群的形式聚居在一起，开始形成了氏族，有了宗法。在旧石器时代后期，特别是中晚期，人类开始了最早的艺术创作，并出现最原始宗教和一些与精神世界相关的活动，如葬礼和仪式，就此人类形成了基于血缘的原始社会。

图3 打制石斧——阿修尔手斧 图片来源：Didier Descouens， http://en.wikipedia.org/wiki/File:Biface_de_St_Acheul_MHNT.jpg

1万多年至大约5000多年前是新石器时代，人类以磨制石器为主要工具（图4）。磨制石器是指表面磨光的行器，先将石材打成或琢成适当形状，然后在抵石上研磨加工而成，兼有兵器与工具双重职能，常见种类有斧、锈、凿、刀、镶、簇等。中石器时代开始出现局部磨光的石器，新石器时代广泛使用通体磨光石器，到了青铜器时代仍继续使用。这一时期，人类开始从事耕种和畜牧，将植物的种子加以播种，并把野生动物驯服以供食用、狩猎、耕作、运输或护家等。人类不再只依赖大自然提供食物，因此其食物来源变得稳定，同时农业与畜牧的经营也使人类由逐水草而居变为定居下来，节省下更多的时间和精力，亦已经能够制作陶器和织物，牢牢站稳了自然界顶端的位置，生存能力大幅提高，衣食住行都发生了明显的改善，人口明显增长，社会关系也不仅仅局限于血缘，人类开始关注文化事业的发展，甚至出现了村落，以及由若干村落发展而成的城邦这一文明的标志社会形态。

图4 磨制石器 图片来源：Hohum，http://zh.wikipedia.org/wiki/File:N%C3%A9olithique_0001.jpg 陶器时代始于旧石器时代晚期，贯穿整个新石器时代，甚至延绵至青铜器时代，是广布于世界范围内的一种特殊文化现象。陶器是用黏土或陶土经捏制成形后烧制而成的器具，是人类第一次改变自然材料性质的创造，成为第一种伟大的非金属工程材料，丰富了人类的生活器具，使人类的定居生活更加稳定，使人类的装饰艺术有了更广阔的施展天地。陶器大规模使用也是新石器时代的主要标志之一。人类在寻找石器过程中认识了矿石，并在烧陶生产中发展了冶铜术，开创了冶金技术，依次促进了铜、青铜器和铁的发展。最早已知的陶瓷器是格拉维特文化爱神维纳斯小雕像，可以追溯到公元前29000年至公元前25000年；而最古老陶制容器是中国江西仙人洞文化的陶器罐碎片，大约追溯到公元前20000年至公元前19000年。陕西省西安市半坡出土的人面鱼纹彩陶盆是由泥质红陶烧制而成，表面上带有红黑两色的彩绘，内壁上所绘的神秘古朴纹饰，是中国新石器时代半坡文化的主要标志。

图5 人面鱼纹彩陶盆

公元前5000年至公元前1400年是青铜器时代。青铜是红铜和锡的合金，因为其氧化物颜色青灰，故名青铜。由于青铜的熔点比较低，硬度高，所以容易融化和铸造成型。青铜时代初期，青铜器具在生活和武器中的比重较小，主要还是以石器、木器为主；进入青铜时代的中后期，青铜使用的比重逐步增加，成为制造工具、用具和武器的主要材料；随之而来的不仅是农业和手工业的生产力水平提高，物质生活条件的渐渐丰富，以掠夺资源为目的的大规模战争也开始出现，青铜以其坚韧抗打击而成为克敌制胜的材料。

随着青铜时代的发展，有了发达的农业和手工业，不仅人类的生存能力大幅度提高，而且人类开始告别原始部落文化，出现了文字，宗法制度、社会制度、维系社会的文化萌芽、原始宗教等，大都也在这个时期开始确立。青铜铸造术的发明，与石器时代相比，具有划时代的作用。中国青铜器从4700年前开始出现，商朝和西周时期是青铜器文化发展的顶峰，图6为商朝刘鼎。

图6 青铜器时代的刘鼎（上海博物馆） 图片来源：Mountain，http://zh.wikipedia.org/wiki/File:Liu_Ding.jpg 公元前2200年，波斯人发明了玻璃，玻璃成为第二种伟大的非金属工程材料，人类开始制造出玻璃装饰品和简单的玻璃器皿。公元前200年，巴比伦人发明了玻璃吹管制玻璃器皿的方法。随着玻璃生产的工业化和规模化，各种用途和性能的玻璃相继问世。中国在西周时亦已开始制造玻璃。在西周时期的古墓中曾发现玻璃管、玻璃珠等物品。南北朝以前，中国人多以琉璃称以火烧成、玻璃质透明物；宋朝时则开始称之为玻璃；到明清时习惯以琉璃称呼低温烧成、不透明的陶瓷。玻璃用于窗户和眼镜等延长了人类的工作时间；光学玻璃的问世满足了研制望远镜的需要，现在也成为日常生活、生产和科学技术领域的重要材料。

大约公元前1400年，人类开始进入铁器时代，掌握了铁的冶炼技术，铸造铁质工具、用具和武器，如铁甲（图7）。铁器更加坚硬、韧性高、锋利，而且原材料分布更广，开采和冶炼更加便利，综合性能和成本比胜过石器和青铜器。铁器的出现和广泛使用，使人类的工具制造进入了一个全新的领域，生产力得到极大的提高。不同地区进入铁器时代的时间有所不同，世界上最早进入铁器时代的是赫梯王国，大约在公元前1400年左右，中国在春秋（公元前五世纪）末年，大部分地区已使用铁器。虽然各地区进铁器时代的时间不尽相同，亦难以以准确的年份标示，但铁器时代与之前时代的区别仍十分明显。铁器时代是指已经能运用很复杂的金属加工来生产铁器。铁的硬度，高熔点与铁矿的高蕴含量，使得铁相对青铜来说价格便宜、应用广泛，所以需求很快便远超青铜。铁器的使用导致了世界上一些民族从原始社会发展到奴隶社会，也推动了一些民族脱离了奴隶制而进入了封建社会。

图7 铁甲
图片来源：Isageum, http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/32/Korea-Silla-Iron.armor-01.jpg 在铁器时代，随着生产力水平的提高，人口的增加，交流变得更加频繁，与之相关的交流所用材料也开始不断发生变革。公元105年，我国蔡伦首创用树皮、麻头和破布造纸，使文字的书写有了良好的载体。而之前古代文明也曾采用过各种材料书写文字（图8），如古巴比伦人将楔形文字刻在泥板上，古埃及人在莎草纸上书写，古印度人用贝叶（椰叶）写佛经，古近东人用野兽皮书写，古代中国的甲骨文刻在龟甲和兽骨上，西周铭文刻在青铜器上，秦汉陶文刻在陶器上，以后还有刻石、竹简、木片、丝帛等等作为书写的载体，但是它们各有缺点：或是太沉重，或是太昂贵，不能大量使用，有的更不能修改。造纸术的发明和广泛传播，大大地推进了书籍抄写和文化传播的事业，对于人类文明的传承和发展有非常重要的意义。

图8 莎草纸、甲骨文、竹简、西汉汉武帝时的灞桥纸 自火发明以来，柴薪成为世界各地广泛使用的材料。13世纪，煤炭开始作为燃料被广泛应用。煤是碳氢化合物经过地壳隔绝空气的压力和温度条件下作用产生的碳化化石矿物，最初被人类开采后只用作燃料。根据煤炭的碳化程度不同，可以分为泥炭、褐煤（棕褐煤、黑褐煤）、烟煤（生煤）、无烟煤。煤的发现提供了大量热能，风车和水车的出现积累了机械制造的丰富经验，两者结合起来蒸汽机就出现了。蒸汽机的使用，奠定了工业化的基础，也开辟了人类利用化石燃料作动力的新时代。煤炭的使用历史从民用普通的燃料，到炼钢炼铁，到机械动力，到火力发电，最后到化工原料，成为人类世界使用的主要能源和原料之一，被誉为工业的食粮。

石油的发现历史可追溯到4世纪或更早，我国宋代的沈括（公元1031-1095年）在《梦溪笔谈》里正式命名为石油。石油也称原油，是一种粘稠的、深褐色（有时有点绿色的）液体。地壳上层部分地区有石油储存。它由不同的碳氢化合物混合组成，其主要组成成分是烷烃，此外石油中还含硫、氧、氮、磷、钒等元素。现代石油历史始于1846年，人类发明了从煤和石油中提取煤油的方法，建立了油矿，1861年在巴库建立了世界上第一座炼油厂。19世纪石油工业发展缓慢，20世纪初随着内燃机的发展，至今为止石油成为内燃机最重要的燃料。石油的发现和应用促进了汽车工业的大发展。石油主要被用来作为燃油和汽油，是目前世界上最重要的一次能源之一。石油也是许多化学工业产品如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。由于石油是一种不可再生原料，许多人担心石油用尽会对人类带来严重的后果，因此人类也开始寻找太阳能、风能等各种替代能源。

现代水泥始于1755年斯米顿发明的混凝土，1796年英国人詹姆士•帕加用泥灰岩烧制一种棕色水泥，称“罗马水泥”。1824年英国人约瑟•阿斯普丁用石灰石和粘土烧制成水泥，被命名为波特兰水泥，并取得专利权。水泥的种类繁多，按其矿物组成分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥以及少熟料或无熟料水泥等。按其用途和性能又分为通用水泥、专用水泥和特种水泥三大类。在每一品种的水泥中，又根据其胶结强度的大小，而分为若干强度等级，如425#、525#、625#等。不同的水泥品种及强度等级，其性能也有较大差异。水泥已成为当代重要的建筑材料，使人类快速建起更加牢固的房子，对于推进建筑和人类文明的发展具有重要的作用。

18世纪60年代，人类进入蒸汽时代，珍妮纺纱机、瓦特改进蒸汽机（图9）的出现引起了第一次工业革命，并持续到19世纪中叶。蒸汽机是一个能够将蒸汽中的动能转换为功的热机。蒸汽机是人类继发明用火之后，在驯服自然力方面所取得的重大成果。有了蒸汽产生的动力，工厂不必再建在水流湍急的地方，大规模生产不仅成为可能，而且成为必要。带动了纺织业、采矿业和冶金业的迅猛发展，机械制造业也繁荣起来，出现了大量的工厂。纺织业的发展促进了纺织材料的发展，第一次实现了工农业的对接。泵、火车头和轮船都使用蒸汽机驱动，蒸汽机在工业革命中起到最重要的推动作用，当今人们还在使用蒸汽涡轮发动机来发电。更为重要的是，以蒸汽机、先进纺织机为代表的工业革命，开启了人类历史的新阶段，从此，人类开始了规模化生产和真正意义上的社会分工，并且出现了不同于以血亲为纽带的社会生产，以及与之相适应的社会生活。工业革命出现的规模化生产，开启了真正意义上的商业全球化，文明的主要传播者也由传教士换成了商人。

图9 瓦特蒸汽机 19世纪中叶，现代平炉和转炉炼钢技术的出现，比如“贝塞麦转炉炼钢法”和“西门子平炉”，使人类真正进入了钢铁时代。生产钢铁变得更便宜，使得蒸汽机运输更加便宜和快捷。钢铁时代的到来使人类的大规模制造成为可能，造船、汽车、兵器等工业随之逐渐兴起。与此同时，铜、铅、锌的用量大幅提升，铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用，因此合金钢、铝合金及其他材料技术的发展成为第二次工业革命（电力革命）的支撑。

不锈钢的发明和使用，要追溯到第一次世界大战时期。英国科学家亨利·布雷尔利受英国政府军部兵工厂委托，研究武器的改进工作。士兵用的步枪枪膛极易磨损，布雷尔利想发明一种不易磨损的合金钢。他们实验了一种含大量铬的国产合金钢，经耐磨实验后，查明这种合金并不耐磨，说明这不能制造枪支，于是，他们记录下实验结果，往墙角一扔了事，结果几个月后这种钢材还锃光瓦亮。这种不锈钢是德国的毛拉在1912年发明的，然而，毛拉却并不知道这种不锈钢有什么用途。布雷尔利用这种不耐磨却耐腐蚀的不锈钢制作了水果刀、叉、勺、果盘及折叠刀等。

从18世纪中叶至20世纪初是化学工业的初级阶段，无机化工已初具规模，有机化工正在形成，高分子化工处于萌芽状态。化学工业是生产化学产品的工业，是一个多行业、多品种，为国民经济各部门和人民生活各方面服务的工业。一般可分为无机化学工业、基本有机化学工业、高分子化学工业和精细化学工业。从20世纪初至战后的60～70年代，是化学工业真正成为大规模生产的主要阶段，石油化工得到了发展，无论是装置规模，或产品产量都增长很快，奠定了化学工程的基础，推动了生产技术的发展。60～70年代以来，化学工业日趋大型化，以降低成本；精细化工、超纯物质、新型结构和功能材料成为化学工业发展的重点。

早在哥伦布发现新大陆的航行中，人们就发现南美洲土著人玩的一种球是用硬化了的植物汁液做成的，且非常有弹性，一些样品被视为珍品带回欧洲。后来人们发现这种弹性球能够擦掉铅笔的痕迹，因此给它起了一个普通的名字“擦子”，即英文名rubber，这种物质就是橡胶。橡胶是大自然赏赐给人类的一种奇妙的物质。虽然橡胶没有钢铁坚硬，不如木材轻巧，但它能伸缩自如，任凭碰撞、打击和折磨，都能依然故我，不改原貌。不仅如此，橡胶还具有耐磨、抗腐蚀、不透水、不导电等特性。天然橡胶作为一种重要的工业原料和战略物资，对社会的发展、经济的繁荣、人们的生活等都起到了至关重要的作用。直到1839年，美国人古德伊尔(Charles Goodyear)成功地将天然橡胶进行了硫化后，橡胶才成为有使用价值的材料。橡胶分子间的作用力较小，在室温下受到较大的外力拉伸时会产生很大的应变，使分子链间发生相对位移，产生永久变形，即存在塑性流动。为了防止这种形变，利用硫化过程，可使具有高弹性的线型高聚物转变成交联网状结构的高聚物，使橡胶具备了良好的弹性。

塑料是20世纪的产物，自从它被开发以来，各方面的用途日益广泛。美籍比利时人列奥·亨德里克·贝克兰从1904年开始研究苯酚和甲醛反应，最初得到的是一种液体――苯酚-甲醛虫胶，称为Novolak，但市场并不成功。3年后，他得到一种糊状的黏性物，模压后成为半透明的硬塑料――酚醛塑料，因此酚醛塑料成为世界第一种完全合成的塑料。贝克兰将它用自己的名字命名为“贝克莱特”（Bakelite）。1907年7月14日，他注册了酚醛塑料的专利。他很幸运，英国同行詹姆斯·斯温伯恩爵士只比他晚一天提交专利申请，否则英文里酚醛塑料可能要叫“斯温伯莱特”。1909年2月8日，贝克兰在美国化学协会纽约分会的一次会议上公开了这种塑料。

20世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，引发了电子工业革命。晶体管是一种固体半导体器件，可以用于放大、开关、稳压、信号调制等许多其他功能。晶体管作为一种可变开关，基于输入的电压控制流出的电流，因此晶体管可做为电流的开关，和一般机械开关不同处在于晶体管是利用电信号来控制，而且开关速度可以非常快。晶体管主要分为两大类，即双极性晶体管（俗称三极管）和场效应晶体管（图1-8）。晶体管被认为是现代历史中最伟大的发明之一，在重要性方面可以与印刷术、汽车和电话等发明相提并论。晶体管实际上是所有现代电器的关键主动元件，具有使用高度自动化的工艺流程进行大规模生产的能力，因而可以不可思议地达到极低的单位成本。20世纪70年代初石英光导纤维材料和砷化镓激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了信息时代。

图1-8 双极性晶体管和大功率N沟道场效应晶体管 20世纪以后，人工合成高分子材料得到广泛生产和应用。其实从19世纪开始，人类开始使用改造过的天然高分子材料，其中火化橡胶和硝化纤维塑料（赛璐珞）是两个典型的例子。随着石油的大量开采，以及石油化工的兴起，首先是在1907年，Leo Bakeland发明了酚醛塑料；20世纪20年代末，聚氯乙烯开始大规模使用；20世纪30年代初，聚苯乙烯开始大规模生产；20世纪30年代末，尼龙开始生产。在经历了20世纪的大发展之后，高分子材料对整个世界的面貌产生了重要的影响。塑料被认为是20世纪人类最重要的发明之一。高分子材料在文化领域和人类的生活方式方面也产生了重要的影响。高分子材料已与有上千年历史的金属材料并驾齐驱，成为国民经济、国防尖端科学和高科技领域不可或缺的材料。

聚酰胺是世界上出现的第一种合成纤维，主链上含有许多重复的酰胺基，用作塑料时称尼龙（Polyamide，简称PA），用作合成纤维时我们称为锦纶，聚酰胺可由二元胺和二元酸制取，也可以用ω-氨基酸或环内酰胺来合成。根据二元胺和二元酸或氨基酸中含有碳原子数的不同，可制得多种不同的尼龙，目前尼龙品种多达几十种，其中以尼龙6、尼龙66和尼龙610的应用最广泛。尼龙6和尼龙66的分子结构见图2-4。尼龙6为聚己内酰胺，而尼龙66为聚己二酸己二胺。尼龙66比尼龙6要硬12％，理论上说，硬度越高，纤维的脆性越大，从而越容易断裂。尼龙由美国杜邦（DuPont）公司最先开发，于1939年实现工业化。20世纪50年代开始开发和生产注塑制品，以取代金属满足下游工业制品轻量化、降低成本的要求。

聚四氟乙烯俗称"塑料王"，是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低，所以可作润滑作用之余，亦成为了不沾锅和水管内层的理想涂料。聚四氟乙烯是由杜邦公司的罗伊.普伦基特（Roy Plunkett）于1938年意外发现，当他尝试制作新的氯氟碳化合物冷媒时，四氟乙烯在高压储存容器中聚合（容器内壁的铁成为聚合反应的催化剂）。杜邦公司在1941年取得其专利，并于1944年注册商标Teflon，该商标中文译名则各地相异：中国大陆译为特富龙，中国香港译为特氟龙，中国台湾译为铁氟龙。

20世纪合成化工原料和特殊制备工艺的发展，使陶瓷材料产生了一个飞跃，出现了从传统陶瓷向先进陶瓷的转变。传统陶瓷材料常见的原料有粘土、氧化铝、高岭土等。陶瓷材料一般硬度较高，但可塑性较差。在历史的演变中，陶瓷器的制作技巧成为各个国家的重要科技发展，除了在食器、装饰的使用上，在科学、技术的发展上亦扮演重要角色。新型陶瓷材料是比传统陶瓷更加优异的新一代陶瓷材料。主要以高纯、超细人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制工艺烧结而制成。其成分主要为氧化物、氮化物、硼化物和碳化物等。新型陶瓷主要有半导体陶瓷、导电陶瓷、陶瓷超导体、介电陶瓷、生物陶瓷等。许多新型功能陶瓷形成了产业，满足了电力、电子技术和航天技术的发展和需要。由于高技术陶瓷具有特殊的性能，因此，制造航天飞机、宇宙飞船、人造地球卫星以及飞机、坦克等都离不开它。例如，洲际导弹的端头帽，回收型人造地球卫星的前缘，火箭发动机的喷管，航天飞机的外壳蒙皮以及新能源技术中的燃气轮机等都有高技术陶瓷的足迹，航天飞机的陶瓷外壳可以经受住1500度的高温（图1-9）。

图1-9 航天飞机的陶瓷外壳经受1500多度高温时模拟图 20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料，从此出现了复合材料。50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。碳纤维具有多种优良性能，如低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳等，比重不到钢的1/4，抗拉强度是钢的7-9倍。美国航天飞机火箭推进器的关键部件以及先进的MX导弹发射管，波音787客机50%以上的机身材料采用的是碳纤维复合材料。碳纤维已广泛应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、以及高尔夫球棒等体育休闲领域。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料，促进了航空、汽车、国防军事等行业的新发展。

图 碳纤维 1985 年，“足球”结构的C60 一经发现即吸引了全世界的目光，Kroto H. W.、Smalley R. E.、和Curl R. F.亦因共同发现C60 并确认和证实其结构而获得1996 年诺贝尔化学奖。在富勒烯研究推动下，1991 年一种更加奇特的碳结构——碳纳米管被日本电子公司（NEC）的饭岛博士发现。

图 碳纳米管 随着人们对纳米技术的不断熟练掌控，和对纳米材料的不断深入了解，为解决微电子器件在更小尺度遭遇的物理瓶颈提供了丰富的想象空间。1987年，贝尔实验室的富尔顿（Fulton）和杜兰（Dolan）等人就成功制造了第一个单电子晶体管。它的工作原理与传统场效应晶体管完全不同。传统晶体管工作时，同时通过晶体管的电子数目至少在一百万个个以上，而单电子晶体管则只允许电子一个一个通过，就好像水龙头和微型注射器之间的区别。相比传统晶体管，单电子晶体管可更大规模的集成，拥有更小的体积和更低的能耗。美国匹斯堡大学的研究人员在2011年研制成功的超小型单电子晶体管的核心部件，仅仅只有1.5纳米大小。1998年，IBM公司与日本NEC公司合作，运用原子力显微镜技术，研制出了长度为9纳米的由碳纳米管制成的场效应晶体管，成功利用碳纳米材料替代了传统硅半导体材料。之后，苏黎世理工学院和美国普渡大学的工程师们已经基于碳纳米管构建出了10纳米以下的微型晶体管，能有效控制电流，在极低的工作电压下，仍能保持出众的电流密度，甚至可超过同尺寸性能最好的硅晶体管的表现。

图 碳纳米管场效应晶体管 2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃消洛夫（Konstantin Novoselov）发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从高定向热解石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。不断地这样操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。随着对石墨烯的研究越来越深入，石墨烯有望彻底变革材料科学领域，未来或能取代硅成为电子元件材料，广泛应用于超级计算机、触摸屏和光子传感器等多个领域。2011年以来，欧盟、韩国、英国相继投入大量资金用于石墨烯的科研以及商业化工作。如欧盟计划在未来十年投入10亿欧元用于石墨烯的研究，先导试验阶段已启动，预计2013年正式启动。英国将投资5000万英镑在曼彻斯特大学建设石墨烯全球研究和技术中心，支持石墨烯商业化的能力建设，确保英国在石墨烯领域的领先地位。由于大规模制备技术尚未成熟，以及石墨烯的性质很大程度上受到制备技术的影响，“石墨烯时代”还尚未到来，低成本、大规模、可重复的制备技术将是石墨烯取得突破的关键。

图 石墨烯 21世纪，高性能、多用途的新材料将会显示出更加强大的推动力，继续成为科学与工程研究的重点。新材料技术将向材料的结构功能复合化、功能材料智能化、材料与器件集成化、制备和使用过程绿色化等方向发展。纳米科学技术的发展和应用，将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路。碳纳米管、石墨烯、LED、碳纤维、生物降解材料等各种新型材料被运用到能源、电子信息、军事国防、资源环境、人类健康等领域，并发挥了重要的作用。

总之，人类文明的发展史，也是一部如何更好地利用材料和创造材料的历史。每一种重要材料的发明、规模生产和广泛应用，都会把人类支配和改造自然的能力提高到一个新的水平，使社会生产力实现新的跨越，深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式，给人类的生活方式和社会形态带来深刻的变革。