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材料是物质中对人类生活起直接作用的资源。人类已知的物质超过1.4亿种，其中能直接对人类有帮助的不过是沧海一粟罢了。我们身边习以为常的材料都是人类花费漫长的时间经过发现、挑选、改良等步骤逐步使用的，可以说是物质中的精英。
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人们对于材料的要求也不仅仅限于结实、好用，还要考虑原料是否充足、能否量产、是否易于加工、对人体是否有害、是否会危害环境等，有着各种各样的限制条件。根据材料的用途，还要加上密度、硬度、耐久性等其他要求。所以，一种材料从诞生到推广至整个社会，需要历经令人咋舌的无数磨难。
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关于材料还有一些习以为常的情况，从外观上看仿佛是不同的材料，可从微观的角度来看其实是完全相同的物质。反过来外观上极为相似的物体，原子构成却迥然不同。将多种材料组合搭配，往往可以获得性质上出人意料的物品。这些材料的背后充满了人类多年来的技术累积、改良与创新。可以说，材料上的创新直接意味着人类生活方式的变革。
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近些年，信息领域与生化领域的发展令人瞩目，技术创新的舞台正在逐步向这些领域移转。但是，无论这些领域怎样进行技术开发，最终只能是立足于现有的材料基础之上的创新。一旦出现颠覆性的新材料，以新材料为基础的新技术必定能大幅改进原有的技术。
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以支撑高速通信技术的材料——光纤为例，在20世纪80年代后期，互联网的普及已经成为趋势，社会各界都热切盼望开发一种比当时常用的通信电缆更快的信息传输工具。利用光传输信息在速度上是不二之选，这是有目共睹的事实。从20世纪50年代开始，研究人员已经对光纤进行研究，但是由于常规玻璃纤维杂质过多，会导致光信号因散射而衰减，所以光纤通信一直无法进入实用化阶段。但是到了20世纪70年代，采用化学气相沉积法制造玻璃质硅化合物的技术开发取得成功，高透明度光纤的生产已成为可能。就在进入21世纪时，光纤通信开始进入普及阶段，成为在线视频、多人在线游戏等新兴行业的基础。
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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 “隐身斗篷”能成为现实吗？
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随着性能优异的新型材料问世，时代必然会被推动大踏步前进，这种例子今后依然会重现。在此举个有可能改变世界的新材料例子：meta-material（超材料）。这种物质不仅名字听上去很新奇，而且具有绝对超出世人认知的物理性质。
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当穿过玻璃或水时，光线的行进方向会发生改变，这是物理学中的折射现象。光线折射的程度则可以用折射率进行衡量。折射率为负数的物质就是一种超材料，这种物质在自然界原本是不存在的，据说是材料内部含有大量极细微的金属振荡器才能达到这一效果。
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人们津津乐道的是这种超材料最大的用途——制作“机器猫”和“哈利·波特”等故事中才会有的“隐身斗篷”！将超材料覆盖在普通物体表面，后方的物体反射过来的光会顺着超材料表面传导到另一面，进入位于前方观察者的眼睛。这样一来，观察者看到的是后方的物体，而无法发现被覆盖在超材料下面的物体。
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这种情况听上去简直就是科幻小说里的情节，但是在电磁波试验中，超材料成功实现了负折射现象，这说明“隐身斗篷”并非仅仅存在于幻想之中。如果“隐身斗篷”能在后续的可见光试验上获得成功，会给社会带来巨大的影响。例如将它运用在军事领域中，就会诞生“隐身士兵”或“隐身武器”，这将会给世界各国军事力量的均衡带来巨大的影响。
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不过，制造“隐身斗篷”的技术难度极高，至少在短期内难以成为现实。但是科学家利用超材料技术已经成功地在铝表面实现了着色。也就是说，不使用任何涂料，仅凭表面加工即可让铝随心所欲地呈现出各种颜色。这确实是一种不可思议的技术。
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此外，超材料还可用于制造观察小于原子尺度的光学显微镜、通过检查微量物质实现早期癌症诊断等，超材料在这些多姿多彩的新技术上蕴藏着无限的可能性。相信在未来，超材料的新动向将会成为大众关注的热点。
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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 围绕电池材料的白热化竞争
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在能源领域中也有一大类新材料已经成为大众期盼的热点，包括将机械振动能量转化为电能的压电材料，超轻型太阳能有机膜电池和能量存储器、磁悬浮列车带来能源技术革命的常温超导体等众多亟待成为现实的新材料。
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与全新科技相比，与我们的生活息息相关的材料技术革新尤为重要。例如，代表现代生活的商品之一——智能手机的问世，关键在于高性能锂离子电池的发明。而高性能锂离子电池取得成功则是特殊碳电极材料和钴酸锂材料相互配合的结果。负责开发高性能锂离子电池的吉野彰（1948—）因此荣获诺贝尔化学奖、日本国际奖等无数大奖。
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不过，现在的锂离子电池并不是一个完美的存在。拆开一部智能手机就可以发现，电池不仅占据了很大一部分内部空间，而且需要经常充电，随着充电次数的增加，电池性能还会劣化。由此可见，在电池领域依旧存在着很大的改良空间。
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对电池有巨大需求的不仅是智能手机，目前的汽车行业正面临“百年不遇”的变革契机——传统动力向新能源动力转换，也就是通常说的“电动汽车动力革命”。2015年12月，《巴黎协定》获得通过，削减碳排放量成为世界各国应尽的义务。在此背景之下，众多国家计划于2040年出台法律，禁止销售搭载汽油及柴油发动机的车型，技术革命势在必行。
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电动汽车已经进入实用化阶段，各大车企都推出了新能源车型，但是其市场占有率至今还未能超越传统动力汽车。目前的新能源汽车所采用的锂离子电池和智能手机相同，不仅在续航里程方面不尽如人意，长时间使用之后还会出现电池劣化问题，导致续航里程进一步下降。此外，世界各地多次发生过新能源汽车火灾事故，锂离子电池的安全性也因此遭到质疑。
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为了改善锂电池的不足之处，据说单单丰田公司就制订了1.5万亿日元的新能源车车载电池的开发计划。可以说，新能源车车载电池已经成了左右未来经济与环境的推手。
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