一、人类文明大厦的基石——材料
材料是人类赖以生存的物质基础。人类社会不断地发展进步，就在于人类能够利用材料制造工具并用来改造世界。恩格斯说：“自然界为劳动提供材料，劳动把材料变为财富。”可以说，材料与人类的生存和进化息息相关，因此它被誉为“人类文明大厦的基石”。
对于材料，人们比较好理解，如普通钢铁、水泥、玻璃等，这些属于传统材料。相对于传统材料而言，新材料，又称先进材料(Advanced Materials)，是指最近研究成功的或正在研制中的具有优异特性和功能，能满足高技术需求的新型材料。
人类历史的发展表明，材料是社会发展的物质基础和先导，而新材料则是社会进步的里程碑。材料技术一直是世界各国科技发展规划中一个十分重要的领域，它与信息技术、生物技术、能源技术一起，被公认为是当今社会及今后相当长时间内总揽人类全局的高技术。材料高技术还是支撑当今人类文明的现代工业关键技术，也是一个国家国防力量最重要的物质基础。国防工业往往是新材料技术成果的优先使用者。新材料技术的研究和开发对国防工业和武器装备的发展起着决定性的作用。
新材料既是科技发展的基础，又是科技进步的先导，这是新材料的两个显着特点。比如，半导体材料的发现和发展极大地推动了计算机技术的进步，使人类进入了信息时代；光纤技术的发展推动了现代通信技术的进步；新型结构材料和烧蚀防热材料的出现推动了航天技术和战略武器的发展。
在美国国防部制订的面向21世纪的国防科技战略规划体系中，把材料与制备工艺技术定为4个优先发展的领域之一，提出优先发展结构与多功能材料技术、能量与动力材料技术、光电子材料技术、有机与合成功能材料技术、生物衍生与生物诱发材料技术等五大重点。德国分析了世界高技术发展态势，提出21世纪的9大重点领域，首选就是新材料，在总共研发的80个课题中，有关新材料的占到24个。
毫无疑问，新材料已成为综合国力竞争的重要领域和国防力量的重要物质基础，是提高军队机械化水平的物质支撑和提高信息化程度的基础条件。因此，许多国家都将开发新材料置于优先发展的重点项目，特别是对军用新材料技术的发展给予了高度重视。
二、形形色色的新材料
当前新材料的发展重点是具有优异性能的结构材料和具有特异功能的功能材料，主要包括先进复合材料、特种金属材料、特殊高分子材料、生物医用材料及隐形材料等。
1．先进复合材料
先进复合材料是指两种以上不同性质的材料组合形成的一种高级材料。先进复合材料是结构材料的主要发展方向。这种材料的特点是强度大、比重小、具有良好的气动弹性性能，并且能大批量生产。复合材料已经在航空航天工业以及各种武器装备上得到了广泛应用。先进复合材料已成功地应用在F－16、F－18、“幻影”2000等军用飞机，“民兵”、“三叉戟”、“侏儒”等战略导弹，以及M－1、T－72、“豹”－Ⅱ等坦克上，并取得了良好的效果。
例如美国的AV－8B垂直起降机采用这种材料后，重量减轻了27％。F－18战斗机减轻了10％，从而大大地提高了飞机的机动性能。采用复合材料制成的现代舰船，自重大大减轻，航速也有很大的提高，海上机动作战能力更强。20世纪70年代英国人研制出“乔姆”复合装甲，并在新一代坦克上应用。这种装甲共有3层，外层和内层为钢、铝合金或铁合金等金属材料，中间层为塑料、陶瓷、玻璃纤维等非金属材料。其防破甲弹和碎甲弹的能力，明显优于传统的均质装甲。
为进一步推动复合材料在武器装备上的应用，美国正在实施“先进设计复合材料飞机”计划，预计复合材料将占飞机结构质量的68．5％，并使整个结构质量减轻35％。
2．特种金属材料
特种金属材料的代表是钛合金、形状记忆合金和贮氢金属，它们都有自已特殊的本领。
(1)钛合金
这种合金密度低、强度高，并具有优良的抗腐蚀性能和耐高温性能，是一种理想的轻质结构材料。钛合金在航空工业中的应用主要是制作飞机的机身结构件、起落架、支撑梁、发动机压气机盘、叶片和接头等。20世纪70年代以来，钛合金在军用飞机和发动机中的用量迅速增加，从战斗机扩大到军用大型轰炸机和运输机。它在F－14和F－15战斗机上的用量占结构重量的25％，在F－100和F－39战斗机发动机上的用量分别达到25％和33％。80年代以后，钛合金材料和工艺技术进一步发展，一架B－lB飞机需要90402公斤钛合金材料。同时钛合金也越来越受到陆军的青睐。陆军自行火炮、装甲车等重装备的轻量化可以大大提高机动性能。是武器发展的必然趋势。在保证武器机动性能与防护性能的前提下，钛合金在陆军武器上有着广泛的应用。例如155火炮制退器采用钛合金后不仅可以减轻重量，还可以减少火炮身管因重力引起的变形，有效地提高了射击精度；在主战坦克、直升机及反坦克多用途导弹上的一些形状复杂的构件可用钛合金制造，这既能满足产品的性能要求又可减少部件的加工费用。
(2)形状记忆合金
1932年，瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。记忆合金的开发迄今不过20余年，但由于其在各领域的特效应用，却广为世人瞩目，被誉为“神奇的功能材料”。
形状记忆合金可以分为三种：一是单程记忆合金，这种合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。二是双程记忆合金，这种合金在低温时变形，一经加热就会恢复到高温时的形状，一经冷却又能恢复到低温时的形状，这种在加热和降温过程中存在的形状记忆现象称为双程记忆效应。三是全程记忆金属，这种合金在加热时能恢复到高温时的形状，冷却时则变为取向相反形状相同的低温时的形状，这种效应称为全程记忆效应。
形状记忆合金已应用到航空和太空装置。如用在军用飞机的液压系统中的低温配合连接件，欧洲和美国正在研制用于直升飞机的智能水平旋翼中的形状记忆合金材料。由于直升飞机高震动和高噪声使用受到限制，其噪声和震动的来源主要是叶片涡流干扰，以及叶片型线的微小偏差。这就需要一种平衡叶片螺距的装置，使各叶片能精确地在同一平面旋转。目前已开发出一种叶片的轨迹控制器，它是用一个小的双管形状记忆合金驱动器控制叶片边缘轨迹上的小翼片的位置，使其震动降到最低。
科学家还将记忆合金用于制作空中飞机加油接口，在空中加油机与作战飞机加油管道连接好后，再进行电加热改变温度，可使接口处记忆合金变形，从而使接口紧密滴油不漏。
记忆合金在航空航天领域内的应用有很多成功的范例。宇宙空间站上有面积达几百平米的自展天线。这种天线如果不经过“缩小变形”，是不可能通过现有航天器送上太空的。有了记忆合金，问题就迎刃而解了。人类利用记忆合金，先在地面上制成大面积的抛物线形或平面天线，然后折叠成一团，用飞船带到太空，天线受到太阳照射，温度发生变化，折叠的天线因具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面形状。
(3)贮氢金属
关于氢气的化学常识可能你已经知道了很多，氢能够燃烧，是一种高热值的燃料，燃烧1公斤氢可放出143283200焦耳的热量，常规燃料中还没有哪一种可以与它相比呢！而且在燃烧过程中，氢与氧结合生成水，水对环境不会造成任何污染。所以，可以说氢是最洁净的燃料。
制取氢的方法很多，例如电解水，但是这要消耗大量能源。在一般情况下，用电解水法制取氢作燃料是不合算的。于是科学家又在研究更经济的制氢方法，其中，比较引人注目的一种研制方法叫光分解法。太阳光是一种取之不尽的天然能源，利用太阳光分解海水，这大概是我们寻找无污染能源最有希望的方法。但是，新的问题也随之出现了。
现在一般都用一种钢制的耐高压容器——氢气瓶来贮存氢气。瓶里的氢气即使加到150个大气压，所装氢气的重量也不到气瓶重量的1／100，而且还有爆炸的危险。显然，这种贮存方法对于在工业上和生活上大量使用氢气是不合适的。正当人们为解决氢气的贮存问题而苦苦思索之时，金属材料的最新研究成果给我们带来了希望。
科学家发现，有些金属具有捕捉氢的能力，这类金属叫做“贮氢”金属。它们在一定的温度和比平衡分解压高的压力下能够大量吸收氢气，一个金属原子可以与两三个乃至更多个氢原子结合，形成金属氢化物。当我们把这种金属氢化物加热时，它又会发生分解而放出氢气。从理论上讲，相当于氢气瓶重量1／3的某些金属，就能“吸收”与氢气瓶贮氢容量相当的氢气，而它的体积却不到氢气瓶体积的1／10。具有贮氢能力的金属和合金已经发现不少，其中接近实用化的有钛铁合金镧镍合金和镁镍合金。
贮氢的办法找到了，氢作为燃料的应用也会更加广泛。若用氢代替汽油作燃料，可以在各种内燃机中使用，而且不需要对现在的内燃机作多大改动即可，甚至还能提高效率40％呢！
由于用贮氢金属来供应氢气具备了氢气纯度高，储氢密度高、安全性好和寿命长的特有优势，贮氢金属很快在军事领域受到了青睐。例如，在兵器工业中，坦克车辆使用的铅酸蓄电池因容量低、自放电率高而需经常充电，此时维护和搬运十分不便。放电输出功率容易受电池寿命、充电状态和温度的影响，在寒冷的气候条件下，坦克车辆起动速度会显着减慢，甚至不能起动，这样就会影响坦克的作战能力。贮氢合金蓄电池具有能量密度高、耐过充、抗震、低温性能好、寿命长等优点，在未来主战坦克蓄电池发展过程中将具有广阔的应用前景。如果用贮氢金属来作为作战飞机的燃料时，可以大大提高飞机的有效载荷、航速和航程，而且可以减少噪音，增加作战飞机的隐蔽性。
(4)超导材料