传统原材料——木材
木材是植物的“产品”。乔木和灌木的祖先是羊齿科植物，这种植物的历史可追溯到泥盆纪。约在2．5亿年前的二叠纪，这种原始羊齿科植物发展为针叶树，直到一亿年前的白垩纪才形成宽叶树。
古代人们起初是不经加工就利用树木取得食物，以后，又把木棒和石头结合起来（石斧）以及把手杖和石头结合起来（矛），从而首次制造了工具。随着学会用火，木材在数千年内成为人类最重要的能源。因此，人类应用木材起始于获取能源。约在新石器向中石器时代过渡时期（约1万年前），人类学会了加工木材，人类学会用木材造船和修筑简单的住所以及制造各种家庭用具。直到最近三四千年，木材作为原材料应用才发展到目前的状况。现在我们在技术和艺术活动中到处可见，木材。
木材虽密实，但仍是一种孔隙性有机材料，木材由其细胞构成，细胞壁内的空腔中充有多种不同物质。木材的原始形式，即未经加工的形式，称为原木。木材都址指砍伐后的、长度厚度和质量不同的树木。可见木材既是原料又是材料。木材主要产在经济林中，在一定程度卜也来自森林之外（公路、通道）。大陆的13有森林覆盖，当然其中有50％的面积不易通行。约有35％的森林面积未加利用，也就是说这种森林的生长无人工影响。世界森林面积只有11％左右属于经济林。人类付出力量经营经济林，以获得木材。木材砍伐分两个阶段，其小又要区别初期利用和最终利用。按森林建设和保障质量的要求，在种植了15～30年以后要进行初次砍伐。以后每隔5～10年重复进行（使森林变稀，初期利用）。到树木完全成熟（不同树种的成熟期介于80～140年之间）为止，整个森林面积上生产的全部木材有40％到60％已经砍伐进行初期利用，其中大部分为较细的木材品种，然后才将余留的树木伐掉（较粗的木材品种）。
从物理上看，木材并不密实，含有大大小小的空腔，因此称之为孔隙体。细胞壁的空腔（毛细管）比细胞的空腔小得多。并在一定程度上充填有水或水汽混合物。木材的这种水分对其强度影响很大。木材的体积密度为300～900公斤每立方米，软木与硬木的界限约为500公斤每立方米，如不考虑空腔，即所谓“净密度”，对木纤维是1600公斤每立方米，对木质素是1400公斤每立方米，对所有树种，可用的平均值为1500公斤／米3。木材像任何孑L隙物体一样，吸收空气中的水蒸气，这就是说有吸湿性。随着空气的温度及湿度的不同，木材总是具有相应的湿度，也就是说，木材和环境空气间总是达到吸湿平衡状态。空气相对温度为60％，湿度为20％时，木材经过一段时间的适应后，湿度达到11％。木材吸水膨胀，反之则收缩。俗话说这是木材在“干活”。其轴向上的膨胀和收缩率大多降低0．5％，故可以忽略不计；而切向上的长度变化（松树为8％）几乎总是经向上的两倍，但膨胀和收缩只发生在湿度从0％到30％这个范围内，之后就达到所谓纤维饱和状态，停止了这个过程，水分继续增加而膨胀不会继续增加。木材的热延伸性意义不大。木材的磁性能也相当有利，因为用木材制作天线的塔架时，它几乎不影响天线的发射电磁场。木材的声学特性与其他材料有明显区别。因此在制作乐器方面优先得到采用。最典型的例子是声阻力和隔声能力比金属高十倍左右。木材也具有良好的弹性。如果木梁的负荷处于虎克定律范围而距离破断负荷足够远，那么在当负荷解除时，变形几乎完全消失，这是典型的弹性材料性质。当然，木材也像其他材料那样具有屈服现象，即在一定负荷下，变形与时间有关。
木材的强度（在毛密度条件下测出）是突出的，然而，木材允许负荷仅为破断力的i0％左右，所有强度特性与木材的水分相关，水分增加，强度下降。例如，水分为50％时，强度为初始值的50％以下。
木材缺点中最甚者，是容易受到寄生的菌类及寄生虫的侵蚀，但可以用某些药剂和其他方法保护木材。
木材的质量和品种的不同，每立方米的价格也不同，我们决不能忽视。森林除了有生产木材的功能以外，还有其他功能。它们对国家文化、环保、水土保护和人类休养的重要性是难以用数字表达的。
目前，我们的地球上有24亿公亩的有用森林（全部森林面积为38亿公亩），可供利用的木材约有3000亿立方米，其中每年约采伐30亿立方米。到2000年，全世界每年的木材消耗量将从目前的28亿立方米左右增加到近50亿立方米。
从世界范围来看，在天然原料的使用数量方面，木材仅决于煤和石油而居第三位，因而在整个原料经济中占有重要地位。木材同煤、石油及另外一些天然原料（金属矿、矿物）相比，有一个根本性的区别，就是它作为天然高分子聚合物能够不断生长，从而能持久地供人使用。由于气候、供水设施、国家文明及其他原因，地球上可居住地区的森林必须保持一定面积，因此木材生产将持久不断。但木材产量也不能任意提高，因为一棵树从幼树到可砍伐要生长80～140年，而人烟稀少或无人地区的砍伐在经济方面也有一定限度。
谨慎而节约地使用材料的要求无疑也适用于木材，何况木材并不是取之不尽的。根据预测，木材必然发展为化学燃料。这种趋势可能会使木材这种“传统”的原材料到20世纪末在材料经济中的地位发生质的变化。
钢铁
钢铁按含碳量多少可分为生铁、纯铁和钢三种。钢铁按组成元素分为碳素钢和合金钢；按用途分为结构钢、工具钢和特种钢。结构钢具有一定的强度和韧性，用途最广，一般用作结构零件，如用来制造汽车、轮船、钢轨、机械、油田井架、电视塔等等；工具钢的强度高、耐磨性好，大量用于机械制造，用工具钢做的刀具，可像切豆腐那样切削一般金属材料。特种钢按用途不同可分为磁性钢、耐磨钢、高温合金钢、低温钢、精密合金钢、电工钢等等。
发展现代化工业技术不仅离不开钢铁，而且还对钢铁材料提出了更苛刻的要求。例如，海洋工程用的钢材，需要很高的强度、韧性和耐海水腐蚀的能力；大跨度桥梁需要采用强度和韧性都很好的钢铁材料建造；发展航空航天技术则要求材料重量轻、强度高。对于这些特殊要求，一般碳钢无能为力，只有合金钢才能担负起这方面的重任。所谓合金钢就是在钢中另外加入铬、镍、钨、钛和钒等化学元素，它们可以使钢材增加某一特殊性能。常用的合金钢有合金结构钢、弹簧钢、高速工具钢、滚珠轴承钢、不锈钢等。例如，高压容器要用合金结构钢制造；不锈钢韧性好、耐腐蚀，主要用于化工设备。
预计到本世纪末，工业材料虽然仍以钢铁为主，但是有一部分会被高分子合成材料所代替。同时，钢材在性能上也会有很大提高，除了钢材合金以外，将通过精炼技术、控制结晶技术、控制轧制技术，表面处理技术和热处理技术的综合应用来提高钢材性能，强度一般可望比现在提高1～2倍。各种复合钢材、预硬化钢材、异型断面钢材，彩色不锈钢将被大量采用；成百上千种性能近似的钢材由几种甚至几千种钢号所代替；钢材品种将更规范化、系列化，各国通用的钢材牌号也将取得一致；钢材的利用率将由现在的50％左右提高到80％，使用会更加合理。
有色金属后起之秀
钛的外观很像钢铁，也呈银灰色。和钢铁相比，两者的硬度差不多，而钛的重量却只有同体积钢铁的一半，熔点也比钢铁高，要到1668℃才熔化，比号称不怕火的黄金的熔点还要高600℃。和铝比较，钛只比铝稍重一点，但比铝的硬度大2倍。钛在常温下性质很稳定，就是在强酸、强碱的溶液里，也不会被腐蚀。钛合金不仅强度高，而且耐高温和低温的性能也很好。由于钛具有以上许多优异的性能，已成为有色金属中倍受青睐的“后起之秀”。随着科技的发展，在提高冶炼技术和降低成本的前提下，用不了多久，钛将成为继铜、铁、铅以后，被广泛使用的金属。
合成橡胶
从学生用的橡皮到人人需要的雨鞋球鞋，从地上跑的车辆到天上飞的飞机，可以说，到处需要橡胶，离不了橡胶制品。
人们最早使用的是天然橡胶，这是从橡胶树分泌的液汗经过加工制成的。天然橡胶受气侯和地理因素限制，满足不了各方面飞快增长的需要。于是科学家们仔细研究了橡胶的分子结构，发现它是以异戊二烯为单体的聚合物，于是采用异戊二烯和1，3-丁二烯等有类似结构的化合物，让它们发生聚合反应，得到了与天然橡胶有相似性质的材料，这就是合成橡胶。合成橡胶的性能在某些方面已超过天然橡胶。如氯丁橡胶耐火性能好，丁苯橡胶耐油、耐老化、耐腐蚀都超过了天然橡胶。还有具有特殊用途的硅橡胶、氟橡胶等。现在，合成橡胶的产量已大大超过天然橡胶。
合成橡胶工业是高分子工业的开路先锋，继合成橡胶之后，塑料工业和合成纤维工业也蓬勃发展起来了。
液体磁铁
呈固态的磁铁人们并不陌生，然而，现代科学技术却创造了一种全新的材料——液体磁铁。
液体磁铁中的“液体”，是一些尺寸为0．1～1．5微米的铁磁微粒。把它掺人液体中，并采取措施使这些微粒均匀地悬浮于液体之中，就形成了液体磁铁。液体磁铁的性能极其稳定，即使连续工作几千小时或在超重的情况下，它也不会分崩离析。
大家知道，凡是机械装置都要使用润滑剂来减少摩擦。但是，假如采用液体磁铁润滑油，便可以避免通常轴承在油中“游泳”的情况。这样既可减少摩擦，又可提高轴承的使用寿命，而且机械部件还不会产生噪音。
此外，液体磁铁还具有更为广阔的应用前景：利用液体磁铁的比重会随着磁化而改变的特性，可制成理想的选矿机。这种选矿机不但可以从贫矿石中取出绝大部分有价值的物质，甚至还能分出同一金属矿石的不同等级呢。
最为有趣的是，如用液体磁铁来紧固机床加工的复杂零部件，只要将零部件置于铁磁液体中，接通电磁场，铁磁液体将瞬时变浓，直至凝固成像石头一样硬，牢牢地紧固住零部件。等到加工完毕，只需断开电流，铁磁液体又会恢复常态，这时，零部件便可自如地取出。
目前电子工业中使用的半导体材料主要是硅。硅是单一的元素半导体，它有许多优秀品质才使人爱不释手，比如它很硬，结晶性好，在自然界中储量极多，成本很低，并且可以拉制出大尺寸的完整单晶。硅是大规模集成电路的基石，离开了硅，无法想象电子工业还怎么活。
拆开一台电子计算机，你对此自然会有颇多感触。在计算机的头脑——中央处理装置中，双极型晶体管是最基本的结构单元；打开计算机的存储器，场效应晶体管主宰那里的一切。而这两种晶体管工作能力的高低，完全取决于原始硅晶体质量的好坏。
单晶硅是人工能获得的最纯、最完整的晶体材料。它的制作采用提拉法，就是在坩锅中装满硅，并使它的温度保持在高于硅的熔点100℃左右（约1680％），将一颗小的硅种晶浸入熔融硅中。随后就像钓鱼那样，将它缓缓地从熔融硅中拉起来并同时旋转拉杆。在种晶向上提拉时，熔融的硅便附在上面，晶体尺寸便逐渐增大，直至达到最终尺寸。目前利用提拉法可以生长出直径约为150毫米的优质硅单晶，可望更长。但由于重力的影响，熔融硅中存在的温度差和浓度差会导致有害液体流动，进而导致所制备的单晶硅不均匀，不可能制备出更大直径又无缺陷的硅单晶。考虑到太空无重力或微重力的优越性，也许有一天，可以到太空站上制备大的优质单晶硅。
那一天，电子业肯定要狂欢的。
超晶格是用高真空技术沉积生长的超薄层材料，通常是在晶体衬底上一层叠一层地生长出来，这种生长出来的材料叫超晶格材料。所谓超晶格，就是指由两种不同的半导体薄层交替排列所组成的周期列阵。如镓铝砷／镓砷、锗—硅／硅等超晶格材料，是制备半导体光电子学、光子学材料和器件的关键技术，研究的人员很多，各国投入的财力也很大。
利用超晶格多层结构制备“弹道晶体管”和“高电子迁移率晶体管”是超晶格具体运用的例证。人们曾想把弹道晶体管设计成这样：让电子在垂直或平行于薄膜平面的方向上作弹道运动，这样制作出来的晶体管不仅快速而且十分紧凑；把高电子迁移率晶体管设计成这样：通过调整超晶格各层的成分和结构，使载流子从有缺陷层进入晶格完美层，在该完美层中，迁移率大的电子高度集中，因而可提高器件的开关速度。
我国在这一领域的研究与国外相比，差距非常大。
