有机/高分子光电信息功能材料的发展也十分迅速，它是新一代信息技术的基础材料，占有十分重要的地位。其中，有机电致发光材料、超高密度高分子存储材料及高分子生物传感材料等已有了长足进展，目前可生产光电摄影材料、光信息记录材料和光能转换材料。
另外，在可精细加工的光电材料方面，如半导体光电材料、EP印刷线路板、金属板膜等，通过表面的精细加工或对玻璃与陶瓷的精细刻蚀，可用于制作精密机械零件或者构筑分子微型器件。
利用高分子膜实现化学组分的分离和交换，进而完成蒸馏、过滤、萃取等工艺过程，是一种节约能源、操作简便的分离方式，而高分子正是最佳的膜材料。根据所分离对象的不同，可将高分子制成不同类型的膜材料，人们研制了高分子气体分离膜，以期实现从混合气体中分离出单一气体，或从海水中提取氧；利用高分子反渗透膜对有机化工的“三废”进行回收和处理等。高分子膜材料的进一步发展，将有可能制备出具有控制能量、信息、物质传递过程的膜材料，或能够进行光合作用及生命物质合成的生物膜。
高分子作为催化剂在化学工业中已得到了很大的发展，它可以用于许多化学反应过程，如水解、缩合和聚合等。为了进一步提高化学反应的选择性和专一性，人们用高分子模拟生物体内酶的催化作用。因为生物体内的酶大多是由氨基酸组成的蛋白质高分子化合物，人们制备出模拟种催化作用的人工合成酶催化剂，这样可以避免传统化学反应的高温、高压、污染等条件，在温和条件下实现高选择性的化学反应。人工合成酶催化剂的进一步开发和利用，将使化学工业以节能、无污染的清洁面貌出现在人们面前。
高分子材料在医学和生命科学上的应用已有很长的历史，除了在制备人工的心脏瓣膜、肺、皮肤、骨骼等外，生物化的高分子材料已发展到可以控制人体健康和生命的水平。高分子材料作为药物的载体能够增强药剂的吸收、改善治疗效果和减少药物副作用，性能优异的高分子材料在生命科学中将会扮演越来越重要的角色。
4.5.3 复合材料
复合材料由于优良的综合性能，不仅可以弥补单一材料性能上的不足，同时还可以解决材料性能上需求的矛盾。两种或两种以上的材料经复合后，产生协同作用，综合性能大大提高，从而满足各种不同的需求。具有耐腐蚀性强、便于加工、弹性好等优良性能的复合材料已逐渐代替了木材、金属材料，因为其具有可设计性和多样性已被广泛应用于航空航天、国防、交通、体育、医学等领域。
随着近代科学技术的发展，人们对材料性能的要求也越来越高，推动复合材料及技术不断发展。纳米基复合材料（如聚合物基复合材料、纳米碳管功能复合材料、纳米钨铜复合材料等）、增强的树脂基复合材料（如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等）以及热固性和热塑性树脂基材料越来越受到人们的重视。这些新的技术研究结果，提供了性能更为优异的新材料，它们在吸水性、耐温性、阻隔性、高强度、高韧性等许多方面都显示出了优于一般材料的性能，具有广阔的发展前景。
复合料种类繁多，用途各异，仅以碳纤维及其复合材料在许多领域中的应用为272例，可以看出复合材料比一般材料更具优势。
碳纤维及其复合材料所表现出的特性与其组成密切相关，它是由有机纤维经碳化与石墨化处理而得到的微晶石墨，碳含量高于90%。因此，它既具有碳材料本身的稳定性，又具有纤维的柔软性，所表现出的特性为强度高、质量轻、无蠕变、耐疲劳、耐腐蚀、耐摩擦、柔软易加工、热膨胀系数小、X射线透过性好等。具有以上性能优势的碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料后，其性能更是如虎添翼。例如，碳纤维与环氧树脂的复合材料，在现有结构材料中其比强度是最高的。因此，当对材料的密度、重量、耐高温和化学稳定性要求较高时，碳纤维复合材料具有特殊的优势，它已能够代替金属材料，广泛应用于化工、机电、造船特别是航天航空工业领域。
碳纤维和环氧树脂结合的复合材料，具有质量轻、刚性好、强度高的特点，可以用于制造飞机的起落支架、机旋翼、轨道转移壳体等，可使飞行器减重。美国战斗机上所使用的碳纤维复合材料已从占总量的10%提高到了15%，而且仍在不断增加。碳纤维广泛用于AV－8B改型鹞式飞机的机翼、前机身等部位，使用量已达到整体机身重量的26%，有效地减轻了飞机的重量。碳纤维复合材料在汽车领域也被广泛地应用，赛车大部分结构都可以用碳纤维制造，而小轿车几乎可以全部使用碳纤维复合材料制造。不仅车身比钢制的轻，而且其抗疲劳和耐冲击性能也十分优异。此外，碳纤维复合材料还可用于体育器材，如弓箭、滑雪板、滑雪杖、高尔夫球杆、撑杆跳杆、标枪、网球拍、羽毛球拍等，它们十分轻盈耐用，手感好。
基于新兴复合材料的各种优势，有人甚至认为，从材料使用的角度看，人类已从钢铁时代迈入了复合材料时代。
4.5.4 发展前景
从以上对稀土、高分子、复合材料的简述中，我们看到了这些材料不仅在我们的生活中扮演着重要角色，而且已成为国民经济的支柱产业。随着科学技术的发展，材料的发展也是非常广阔的，其种类之繁多，前景之远大，也非我们可以想像。据粗略统计，20世纪70年代记录在册的材料有25万种，到80年代时已达到36万种，并以每年5%的增长率递增。虽然材料可以按照不同方法进行分类，如按用途分类有建筑材料、耐火材料、电工材料、光学材料、感光材料等，按物理效应与功能分类有电压材料、热电材料、声光材料和激光材料等，但无论哪种材料分类法，都充分体现了材料应用之广泛、数量之庞大。如果按照材料的组成分类，它可分为三大类：金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料。如果更简练地按照材料的使用情况来分类，它可分为两大类：结构材料和功能材料，这种分类法表明，似乎所有的材料都应该归类于结构材料和功能材料这两类中。但是，当复合材料及非晶态材料出现时，以上任何一种分类方法都不够准确了。非晶态材料处在了金属和非金属之间，模糊了根据材料组成的分类，复合材料将金属和非金属结合到了一起，同时也将强度等机械性能与光、电等物理效应联系在了一起，很难将它们按照上述方法简单地进行归类。复合材料和非晶态材料的出现，充分体现着材料科学及技术在一个时期的创新和发展前景。
复合材料未来发展方向之一是向着取代钢铁的方向迈进，但更有可能的发展方向是复合材料与高分子材料的结合来取代钢铁，从而占据主导地位。其优势主要体现在减少对自然资源的依赖、原料蕴藏丰富、加工方便、性能优异和产品多样化等。其他材料的发展也将各显其能：非晶态材料将会出现雨后春笋之势；纳米材料将成为后世新材料的发祥地；高温超导材料将势不可挡；高分子材料也将功高盖世。
随着科学技术的发展，设备和仪器及测试技术变得越来越先进，人们能够从微观世界来揭示材料的独特性质，如电学、光学、磁学、热学及能量转换的性能等。随着新技术手段的不断涌现，如离子束、电子束、激光束、电解、快速冷凝等，人们能够利用这些先进技术手段合成新材料。因为任何一种材料的性质和功能都与其微观结构、组成方式等密切相关，因此，结合对材料微观世界的理解，采用先进的制备方法，人们能够设计出分子和原子的新组合，从而制造出许多性能奇妙的新材料，而这些性能奇妙的未来材料，将成为材料科学和技术发展的先锋。就目前来看，这些新材料所表现出的优异性和特殊性，主要围绕着光通信、计算机、能源、生物等方面的应用展开，如光导纤维材料、先进金属材料、新型陶瓷材料、半导体超导超纯材料和信息记录材料及超导材料和人工器官材料等。
新材料的发展前景是诱人的，但新材料的发现是艰苦卓绝的，我们只有将思绪沉浸在纷繁复杂的微观世界里，一代接一代不断地进行探索和努力，新材料才会与我们不期而遇。纵观人类社会文明的发展过程，正是材料科学和技术的发展带领我们使一个个神话变为现实，使我们的生活更加美好。
思考题
1.从爱因斯坦的光量子思维中我们可以得到哪些启示？
2.和爱因斯坦的光量子思维方法类似，试举出一些其他科学家的事例。
3.如何学习爱因斯坦，激发学习兴趣，培养创造思维？
4.谈谈你对未来科学技术发展的展望（限光学领域）。
5.试列举出一两个THz技术的应用例子。
6.谈谈你对未来生物技术发展的展望。
7.你对未来材料制造与加工技术有什么想法？