全球经济腾飞的浪潮，波涛澎湃，一层层巨浪冲击着科学、技术、产业、文化的经络，展示出新世纪的宏伟蓝图。材料依旧是二十一世纪经济发展的重中之重，科学家们已经预言：非晶态如繁星密布；高温超导将掀起第四次技术革命；纳米将是二十一世纪的材料新单元；高分子将功盖全球。这一切将汇成21世纪的最强音，人类的文明将进入新纪元。
巧夺天工的载能束
所谓载能束指的就是电子束、离子束和激光束。具有高能的它们被强行注入材料内部。在材料的表层迅速加热到高温或快速冷却。这两种作用和载能束的本身都能对材料发挥奇特的作用。载能束本身的离子作为掺杂物质，掺入材料表面，能改变材料表面的成份。快速加热和快速冷却，会引起材料内部的结构变化，使原子重新组合，产生新的化合物。
1973年，迪利那利发明了用离子注入的方法把晶体合金转变成非晶合金，这个方法是事先选择要注入合金晶体的元素，然后，把这些元素放入放电管，在放电管两端加上高电压，放电过程中使放入元素变成离子。这种放电管叫离子源所形成的离子进入磁质量分析仪，通过分析仪选出所需能量的离子，在高电压的电场下加速，使离子具有较高的能量，用这样的离子束流去轰击金属或合金表面。当注入的离子大于金属总原子量的10％时，可以使被注入的金属表面形成一层非晶态膜。非晶态膜比晶态金属的硬度要高几十至几百倍，这样就提高了材料的强度。
将高剂量的离子注入晶态金属，会使晶态金属的结构受到破坏，也会使晶态表面产生极高的应力密度。在这些非晶化的合金表面，得到高强度、高硬度、高韧性的特性，其成份结构和原来材料截然不同。这叫做材料的表面改性。
可不要以为任意注入离子和被注入的金属合金进行任意组合都会使材料表面改性。如果用被注入的合金的自身离子束注射，如铝离子注入金属铝，就不能在其表面形成非晶态模。近年来，用离子注入法已制造出的非晶化表面的金属及合金有：钨离子注入金属铜；钽离子注入金属铜；磷离子注入金属镍；磷离子注入不锈钢；金离子注入铂金；铁离子注入镝金属；镍离子注入镝等等。这些成果已经引起了人们的注意，并且在工业中也得到了初步应用，将来也定会有十分美妙的前景。
载能束改变材料表面的结构，可以使材料表面的抗磨损性大大提高。1978年，英国哈威尔原子能中心的研究者N·E·W哈特勒公布了用氮离子注入能提高钢的抗磨能力，大大激起了人们的兴趣。用氮离子注入人工髋关节材料钒铝钛进行表面改性，已发现其耐磨性能提高到原来的1000倍，效果特别奇妙。经过载能束加工的金属，其表面会形成扩散层，使材料的抗磨、抗腐蚀的性能都大大提高。如将铝蒸气扩散到钢上，铝的扩散层对钢起着很好的防护作用。激光表面处理在工业上已获得广泛应用，如对邮票打孔机的滚筒经激光处理之后，把一个滚筒原先只能打印150万张的记录提高到1500万张，就是一个成功的例子。
伴随科技的不断发展，载能束的改性技术，从精细工艺、精致图案到较大的面积，定能无所不包地解决表面改性问题。这巧夺天上之作，前途一片光明。
制膜技术
微电子技术的迅速发展，使电器一族走向袖珍化。大大小小的电器商场中，映入人们眼帘的是数不清的、小巧美观的、令人爱不释手的电子整机。袖珍电视机、盒式录像机、微型计算机等等，比比皆是。可是这些奇异的电子整机的内部，它们的各部分所用的材料基本上是形形色色的薄膜，可以说功能薄膜是微电子技术的基础。高科技的蓬勃发展，向材料科学提出了特殊要求。为了保证各种元件的高性能工作，制模技术对自身的要求也必将越来越高。
在制膜技术中，膜料也可按成分、结构、性能、用途和制备方法分类。
按成分，现有的薄膜有元素金属膜、合金薄膜、元素半导体薄膜、化合物半导体薄膜、氧化物薄膜、氮化物薄膜、高分子薄膜、混合物薄膜等。按组织结构则分为单晶薄膜、多晶薄膜和非晶薄膜。在实用上广泛采用按用途分类，如电子薄膜、光学薄膜、机械薄膜、装潢薄膜等。电子薄膜中又分为超导电薄膜、导电薄膜、电阻薄膜、半导电薄膜、介质薄膜、绝缘薄膜、保护薄膜、铁电薄膜、磁性薄膜等。其他还有性能特殊的压电薄膜、热电薄膜、光电薄膜、电光薄膜、磁电薄膜、磁光薄膜等。有不少薄膜具有两种或多种优良性能，它们可以有几种用途。
目前制膜技术主要有物理方法和化学方法两大类。现阶段，化学方法制膜在膜质上还达不到要求，所以要制出膜质优良、性能稳定的功能薄膜，常用物理方法加工，用这种方法制膜都要在真空抽机抽成的高真空容器中进行。首先将要制造功能薄膜的原料进行加热蒸发，形成原子蒸气，然后让它在要使用的衬底上冷凝、沉淀。要使功能膜成膜均匀，具有一定的机械强度，必须精确控制真空容器中的气氛和成膜时给衬底加热的温度。只要改变气氛和温度，就可以制备出各种不同类型、不同质量、具有特殊功能的薄膜。根据成膜的原理和蒸发源不同，按其特点可分为：电阻加热、电子束加热、激光束加热、高频电流加热、高压直流（磁控）溅射、13．56兆赫频率源的射频溅射、离子束溅射等。目前，经过改进已使用于制备半导体制膜的最完备的设备称为分子束外延设备。
奇妙的制膜技术制造出丰富的功能膜。上世纪七十年代，斯皮尔等人用硅烷直流辉光放电分解沉积制成非晶态硅薄膜，它作为一种新能源材料，开辟了广阔的前景。现在太阳能电池用非晶硅薄膜吸收太阳能量比过去用晶体硅多10倍，而电池工作区最佳厚度为0．5～0．7μm，是单晶硅电池厚度的1/500，而且易于在不同材料上成膜，如玻璃、不锈钢、陶瓷、塑料薄膜等。它们的面积可以大于30×30cm2（平方厘米），而且有利于发展成为多种材料的迭层式太阳能电池，大大地提高太阳能的转换效率。非晶硅薄膜还用于集成电路，制作成极灵敏的传感器元件，组成控制和检测的仪器。如用非晶态硅一氢合金膜制成的光电图像传感器，可获得非常清晰的图像。
通过制膜技术还可以制备出许多具有独特的电学、光学、热学、声学等性能的铁电薄膜，它与半导体硅和砷化镓组合在光电子学、集成光学、微电子学等高技术领域中有广泛的应用，引起了国际科技界、军事界、政府部门以及产业界的极大关注。因为铁电薄膜可制成随机存储器，具有永久存贮的能力，断电时也能保持存贮信息，其读写周期短，抗辐射损伤能力强，存储器体积小，适合于计算机对高速度、高密度和永久存贮的要求。
制膜技术还可以将梯度材料做成像彩虹那样，使每层薄膜之间没有明显分界面的功能膜，它们各层之间，成份组成和性能也是渐渐变化的。这种梯度材料已经走出了实验室，投入了应用，已取得明显效益。飞机上采用梯度功能材料是应用的一个重要方面。另外，医学界用它制作假牙，假牙可做成一截坚硬、耐磨、耐腐蚀，而另一截则与牙床结合成非常吻合的结构。这样，用梯度材料做成的假牙质量优良，且使用舒适，非常令人满意。
制膜技术还可以制备两种不同材料薄层交替生长出多层结构，这就是通常所谓的超晶格。其最典型的超晶格结构是砷化镓/砷化铝镓这种结构可以作为性质优良的半导体器件。近年来，人们还制备出非晶态半导体的超晶格结构。金属超晶格和磁性元素/非磁性元素超晶体，以及稀土金属超晶格等。人们可以利用超晶格的电性、磁性制出各种具有特性的功能器件。如钯/钴超晶格，可以成为磁光可擦写存贮或磁泡存贮器件。
制膜技术在高科技园中蓬勃发展，正在不断展示它的丰姿，为新世纪的辉煌增砖添瓦。
非晶态材料
非晶态材料作为材料科学中一个崭新的领域，有个广阔而美好的前景。自然界中的各种物质，按组成物质的原子模型，分为两大类：一类为“有序结构”的晶态物质，它的原子占据着布拉菲点阵上的顶点，而每个晶胞则呈有规律的周期性排列；另一类是气体、液体和某些固体（非晶固体）则称为“无序结构”。气体相当于物质的稀释态，液体和非晶态固体相当于物质的凝聚态。液体分子就如同口袋里装着的小弹子，一个紧挨一个地密集堆叠在一起。气态或液态可以获得非晶态的固体。非晶态固体的分子好像液体分子一样，以同样的紧密程度，杂乱无章地堆积在一起。在液体中，分子可以轻松流动。而在稠密的糊状物中，分子滑动则变得很困难。与液体所不同的是，非晶固体中的分子则不能滑动，具有固有的形状和很大的刚硬性，被称为“凝结的液体”。“非晶态”的概念在人们的头脑里是相对于“晶态”而言的。金属和很多固体，它们的结构状态是按一定的几何图形、有规则地周期排列而成，就是我们曾定义的“有序结构”。而在非晶态材料的结构中，它只有在一定的大小范围内，原子才形成一定的几何图形排列，近邻的原子间距、键长才具有一定的规律性。例如非晶合金，在15～20范围内，它们的原子排列成四面体的结构，每个原子就占据了四面体的棱柱的交点上。但是，在大于20的范围内，原子成为各种无规则的堆积，不能形成有规则的几何图形排列。因此，这类材料具有独特的物理、化学性能，有些非晶态合金的某些性能要比晶态更为优异。
早在几千年前的远古时代，我们的祖先就学会利用非晶态物质制造生产、生活用品。在我国2000多年前，就有使用玻璃的记载了。近半个世纪以来，人们几乎全部致力于理想的晶态物质及其超高纯度高均匀方面的研究，而忽略了非晶态物质的开发。
20世纪30年代，第一个非晶态合金在克拉默尔的气相沉积法诞生了。50年代中期，科洛密兹等人，首先发现了非晶态半导体具有特殊的导电特性。1958年，安德森提出：“组成材料的几何图形（晶格）混乱无规则地堆积到一定程度，固体中的电子扩散运动几乎停止，导致非晶态材料具有特殊的电、磁、光、热的特性。”这一观点引起了科学家们的极大兴趣。不过，当时如何制造能够应用的非晶态材料的方法仍未解决，金属、合金的生产依旧沿用传统的炼金术。
1960年，美国加州理工学院杜威兹教授领导的研究小组发明了用急冷技术制作出进行工业生产的非晶合金的办法。采用这种方法，可以制备出各种宽度的非晶合金条带，条带的带宽已达150毫米以上。另外，这种方法还可制备非晶态的粉末，其粉末粒度直径可达1μm左右。这种方法也可制备非晶合金丝。此方法在冶金工业生产工序上节省了多道工序，节省能源消耗，被称为冶金工艺的一次革命，也就是“炼金术”的革命。非晶固体的研究结果已发现的非晶态材料包括：非晶态金属及其合金、非晶态半导体、非晶态电介质、非晶态超导体、非晶态离子导体、非晶态高分子及传统的氧化物玻璃等。可见非晶态材料是一个包罗万象，种类繁多的材料家族，它已广泛应用于航天、电机、航空、电子工业、化工以及高科技各领域并取得了显著效果。
非晶态金属比一般金属具有极高的强度，如非晶态合金Fe80B20，其断裂强度达370kg/mm2，是一般优质结构钢的7倍，弯曲形变可达50％以上。可见，它在保持高强度的同时还保持着较高的韧性。这种非晶态合金还具有优异的抗辐射特性，经中子、γ射线辐照而不损坏，在火箭、宇航、核反应堆、受控核反应等方面都显示了其优良的性能。非晶态材料可以制备成复合材料和层状材料。在产品生产工序上，金属玻璃的制备可以连续生产，一次成型，生产程序简单、成本低廉。从1974年开始，美国、日本、联邦德国、法国已大量投资生产，不少产品已问世。
工业中，非晶态合金最先应用于变压器中，非晶合金片薄，一般为20～30μm（微米，1‰毫米）制成这种微型优质变压器适用于航空、航天、航海的供电网络上。由它制成的其他配电变压器、脉冲变压器都已投入使用。通常使用的变压器铁心均是由硅钢片造成，而且条经过冲压、剪切、绝缘等6～8道工序。采用非晶态合金片，减少了这一连串工序，而且所制成的变压器能量损耗低，只有硅钢片变压器的40％。同时，这种非晶态合金片的强度比硅钢片的高，耐腐蚀性好，还具有极优的电学性能。随后，由非晶态合金片制作的电动机诞生了。1980年，美国GE公司用非晶态合金片做成了电动机，其体积小，能量损耗低，其耗能只有用硅钢片制成的电动机的1/3。目前，全世界已有6～7万台非晶态合金制成的配电变压器投入运行。如果在我国，将硅钢片制造的配电变压器全部换成非晶态合金片的变压器，那么每年可节电100亿度，约合价值人民币10亿元以上。世界上属于非晶合金的生产类型很多，美国有58个，日本73个，我国28个，并且已有年产百万吨铁心的非晶合金厂。非晶合金具有相当多的种类，有以铁为主的叫铁基非晶态合金，还有钴基、铁-镍基、铁-钴基、铜基、镍基等。非晶合金还包括具有永久磁性的硬磁材料或在电场下具有磁性的软磁材料。
非晶态合金应用的另一个领域是非晶态磁头。一种钴——铁——镍——铌——硅——硼体系的非晶态合金耐磨性高、噪声小、硬度高（比常用磁头的硬度高2～3倍），是很好的磁记录材料。
1988年，我国生产了80吨非晶态软磁合金，主要用于电子工业的各种电器。非晶态钯——硅合金，可做成电磁、超声信号延迟线，作为信号延迟一段时间的器件，并用于军工、雷达电子计算机、彩色电视、通讯系统或测量仪器。电磁延迟线可由几毫微秒延长达几十微秒，超声延迟线则由几微秒延迟到几千微秒，均可直接使用，免除了一大套延迟讯号的线路和仪器设备。用非晶态合金制作成性能稳定、精确可靠的应变仪和各种传感器都已投入使用，已形成替代原有设备、器件之趋势。
非晶态还有一些独特功能，如低热膨胀系数、在磁场作用下变形接近于零等，根据这些特性，人们已经制造出各种要求不随温度、磁场而变化的精密仪器，如标准量具、精密天平、高精度钟表、104～105立方米的液化天然气的大型运输罐等。常用的磁录像机、电视和电子显微镜也都需要大量的非晶态合金，如铁——硼系，铁——磷系（铁、镍、钴）——锆系等非晶态合金。
某些非晶态合金还具有恒弹性特性，在受到不同压力作用下，其产生的形变大小，不随温度变化而变化，重要应用于制作精密计量仪器。