对于未来材料的概念尚未统一，有的文献中把它们称为尖端材料或先进材料。一般认为：未来材料是指那些新近发展或正在发展的具有优异性能或特殊性能的、代表现代新技术动向并能满足未来需要的材料。从工业发展的情况看，这些新兴材料大致有：供光通信用的光导纤维材料、先进金属材料、新型陶瓷材料；用于计算机技术的半导体超纯材料和信息记录材料；供无线电技术用的人工晶体材料；供激光技术用的激光发生、光调制、光波导、光存储材料；在新能源中用的超导材料；供生物工程用的人工器官材料；在遥感技术上用的传感功能材料……这些新材料是各项新技术发展的物质基础。下面简要举例谈谈几种未来材料。
新型金属——合金材料
在开发先进合金中，发展方向主要为：最大限度发挥原有合金的潜力，在某一方面而不是全面地提高合金的性能，由不同的成分承担不同的性能要求，达到取长补短的目的；开发全新的合金等。
高温合金高温合金是指那些在极高温度下仍能满足工作要求的金属材料。它出现于20世纪30年代，它的发展动力首先来源于航空发动机的需要，特别是20世纪40年代末喷气式发动机问世以来，对优质高温合金的需求日益增加，同时，它的使用范围也扩大了。
高温合金依靠“固熔强化”、“金属间化合物强化”及“碳化物强化”
三种强化机理而不断得到增强。在20世纪70年代以前，高温合金耐热的发展速度大约每年提高10℃。例如涡轮叶片最初使用的耐热钢，工作温度只有550～650℃，到70年代已达到1050℃。继续提高镍基和钴基高温合金的工作温度越来越困难，因为这样高的温度已接近基体金属镍和钴的熔点（镍的为1453℃，钴的为1495℃）。很明显，合金的潜力几乎被挖尽，上面几种强化方法再也难以奏效。于是，科学家只好求助于设计和工艺的改进来满足工作温度的要求。
超塑性合金超塑性合金是指那些具有超塑性的金属材料。超塑性是一种奇特的现象。具有超塑性的合金能像饴糖一样伸长10倍、20倍甚至上百倍，既不出现缩颈，也不会断裂。金属的超塑性现象是英国物理学家森金斯在1982年发现的，他给这种现象做如下定义：凡金属在适当的温度下（大约相当于金属熔点温度的一半）变得像软糖一样柔软，而应变速度为10毫米/秒时产生本身长度3倍以上的延伸率，均属于超塑性。
最初发展的超塑性合金是一种简单的合金，如锡铅、铋锡等。一根铋锡棒可以拉伸到原长的19．5倍，然而这些材料的强度太低，不能制造机器零件，所以并没有引起人们的重视。
20世纪60年代以后，研究者发现许多有实用价值的锌、铝、铜合金中也具有超塑性，于是前苏联、美国和西欧一些国家对超塑性理论和加工发生了兴趣。
特别在航空航天上，面对极难变形的钛合金和高温合金，普通的锻造和轧制等工艺很难成形，而利用超塑性加工却获得了成功。到了20世纪70年代，各种材料的超塑性成形已发展成流行的新工艺。
现在超塑性合金已有一个长长的清单，最常用的铝、镍、铜、铁、钛合金均有10～15个牌号，它们的延伸率在200％～2000％之间。如铝锌共晶合金为1000％，铝铜共晶合金为1150％，纯铝高达6000％，碳和不锈钢在150％～800％之间，钛合金在450％～1000％之间。
实现超塑性的主要条件是一定的变形温度和低的应变速率，这时合金本身还要具有极为细小的等轴晶粒（直径5微米以下），这种超塑性称为超细晶粒超塑性。还有一些钢，在一定的温度下组织中的相发生转变，在相变点附近加工也能完成超塑性，称为相变超塑性。
超塑材料加工具有很大的实用价值，只要很小的压力就能获得形状非常复杂的制作。试想一下，金属变成了饴糖状，从而具有了可吹塑和可挤压的柔软性能，因此过去只能用于玻璃和塑料的真空成形、吹塑成形等工艺被沿用过来，用以对付难变形的合金。而这时所需的压力很小，只相当于正常压力加工时的几分之一到几十分之一；从而节省了能源和设备。使用超塑性加工制造零件的另一优点是可以一次成形，省掉了机械加工、铆焊等工序，达到节约原材料和降低成本的目的。在模压超塑性合金薄板时，只需要具备一种阴模或阳模即可，节省一半模具费用。超塑性加工的缺点是加工时间较长，由普通热模锻的几秒增至几分钟。
超塑性铅合金已经商品化，如英国的Supral100（Al—6Cu—0．4Zr）和加拿大的Alcan08050（Al—5Ca—5Zn）。铝板可在300～600℃时利用超塑性成形为复杂形状，所用模具费用降低至普遍压力加工模具费用的十分之一，因此它具有和薄钢板、铝压铸件及塑料模压件相竞争的能力。
据推测，最近超塑性成形工艺将在航天、汽车、车厢制造等部门中广泛采用，所用的超塑性合金包括铝、镁、钛、碳钢、不锈钢和高温合金等。
记忆合金记忆合金是指那些改变形状后在一定的条件下仍能恢复原形的合金，它们的成分通常是镍钛、铜锌、铜铅镍和铜金锌等。以50％的镍和50％的钛组成的“镍钛诺”应用最广，最近铜锌合金的发展也很快。
记忆合金变形超过屈服极限后，只要一加热，变形消失后会返回原来的形状，似乎对自己的原形有记忆，因此而得名。记忆合金又是一种超弹性合金，变形大大超过屈服极限后，一旦除去载荷，它能徐徐返回原形，这种超弹性现象又称为伪弹性或橡胶状弹性。
记忆合金的特性是50年代初期被发现的，金镉、铟铊合金都有这种特性。1958年美国海军军械实验室主任冶金师布勒在研究镍钛合金时，发现镍钛合金棒互相碰撞，发出喑咽而迟钝的声音，可是刚从炉子里取出的镍钛合金相撞时发出了清脆如铃的声音，这就证明温度对这种合金的组织和硬度都有很大的影响。以后布勒又弄清这种镍钛合金的记忆特性和不知疲劳的坚韧性，就把海军军械实验室的英文简写NOL加在合金后命名，组成了“Nitinol”，这就是著名的“镍钛诺”名称的来源。1973年，美国加州劳伦斯实验室的朋克制成了第一台“镍钛诺”热机，立刻使记忆合金名扬四海。
关于记忆合金的原理现在还不十分清楚。一般认为，记忆合金由复杂的菱形晶体结构转变成简单的立方晶体结构时，就会发生形状恢复的记忆。而当记忆合金恢复原形时伴随产生极大的力，镍钛诺合金高达60千克每平方毫米，远比最初变形时加的力大。一般说来，可达原变形的十倍，这就意味着输出的能量比输入的能量大得多。科学家对此无法解释，物理学家罗沙尔说：“热力学定律一点没有错的地方，但这些定律就是不适合于镍钛诺。”
形状记忆的温度范围可以调整，例如镍钛诺的形状记忆效应随合金中镍和钛的含量而改变。镍和钛的含量稍微提高一点，形状记忆的温度范围就提高到120℃以上，这样就能制成火灾自动报警器和自动灭火器。
目前，记忆合金已用于管道结合和自动化控制方面，用记忆合金制成套装可以代替焊接，方法是在低温时将管端内径扩大约4％，装配时套接一起，一经加热，套管收缩恢复原形，形成紧密的接合。美国海军飞机的液压系统使用10万个这种接头，多年来从未发生漏油和破损。船舰和海底油田管道损坏，用记忆合金配件修复起来，十分方便。在一些施工不便的部位，用记忆合金制成销钉，装入孔内加热，其尾端自动分开卷曲，形成单面装配件。
记忆合金特别适合于热机械和恒温自动控制，已制成室温自动开闭臂，能在阳光照耀的白天打开通风窗，晚间室温下降时自动关闭。记忆合金热机的设计方案也不少，它们都能在具有低温差的两种介质间工作，从而为利用工业冷却水、核反应堆余热、海洋温差和太阳能开辟了新途径。现在普遍存在的问题是效率不高，只有4％～6％，有待于进一步改进。
记忆合金在医疗上的应用也很引人瞩目。例如接骨用的骨板，不但能将两段断骨固定，而且在恢复原形状的过程中产生压缩力，迫使断骨接合在一起。
齿科用的矫齿丝、结扎脑动脉瘤和输精管的长夹、脊柱矫直用的支板等，都是在植入人体内后靠体温的作用启动，血栓滤器也是一种记忆合金新产品。被拉直的滤器植入静脉后，会逐渐恢复成网状，从而阻止95％的凝血块流向心脏和肺部。
人工心脏是一种结构更加复杂的脏器，用记忆合金制成的肌纤维与弹性体薄膜心室相配合，可以模仿心室收缩运动。现在泵送水已取得成功。
由于记忆合金是一种“有生命的合金”，利用它在一定温度下形状的变化，就可以设计出形形色色的自控器件，它的用途正在不断扩大。
防振合金防振合金最先出现在美国和英国，到现在只有几十年的发展历史。最初，它用在导弹控制板、飞行器陀螺仪和潜艇螺旋桨等先进武器上，以达到防振和消音的目的。后来它的使用范围迅速扩展，逐渐由军事转向民用，成为各种运输工具和家电防止噪音的一种有力手段。
过去工业上的防振，主要采用系统防振方式（如使用空气或油压减振装置）或结构防振方式（如两种金属间夹入粘弹性高分子材料，采用蜂窝夹层结构等）。这两种方式只不过部分吸收与缓和了振源的振动和噪音，且制造工艺复杂。
此外，夹有高分子材料的层板，由于不导电而引起点焊等工艺性恶化，且使用温度受限制，一般只能在室温至120℃范围内工作。
现在的材料防振系统，是利用本身衰减能很高的防振合金制造零件，直接削弱振源，所以是一种更加经济适用的高效防振方式。
使用较多的是一种复合型防振合金，它们同复合材料一样有两种不同的组织成分，一种是高韧性的基体；另一种是嵌在基体中的柔软颗粒。在两种不同成分的交界面上很容易产生变形，这就能像海绵吸水一样吸收和消耗外部的振动能，达到消除噪音的目的，对噪音一般能降低3～40分贝。
金属玻璃金属玻璃又称非晶态合金，它既有金属和玻璃的优点，又克服了它们各自的弊病。如玻璃易碎，没有延展性。金属玻璃的强度却高于钢，硬度超过高硬工具钢，且具有一定的韧性和刚性，所以，人们赞扬金属玻璃为“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”。
金属和玻璃从宏观特性到微观结构从不“搭界”。那么，又是什么手段使金属变成“玻璃”的呢？这是把高温下熔化了的液体金属，以极快的速度冷却，使金属原子来不及按它的常规编排结晶，还处于不整齐、杂乱无章的状态便被“冻结”了，因此，出现了类似玻璃的奇异特性。
制造金属玻璃的关键是保持极高的冷却速度，要在千分之一秒的时间内，把熔化的金属材料冷却为固体，这样的冷却速度等于在一秒钟内把温度突然降低一百万摄氏度。由于冷却速度太快了，熔化的合金液体来不及调整为晶体结构，突然被凝固成毫无秩序的固态。几乎所有的金属都可通过快速凝固的方式成为金属玻璃，人们最初使用的是一种金硅合金。现在常常用铁作为主要材料，因为它的价格比较便宜，而且电磁性能也比较好。1974年美国首先制成的商品材料“金属玻璃”（Metglas）和1975年日本制成的商品材料“非晶态金属”（Amomet）都是铁基合金。
金属玻璃是20世纪70年代刚刚走出实验室成为商品的一种新材料。人类在使用金属几千年漫长的岁月中，所遇到的金属是晶体的金属和合金，它们均具有排列整齐的原子结构。而在它的排列缺陷的地方会被拉断，金属玻璃的原子排序是无序的，它没有特殊的薄弱环节。因此金属玻璃的抗断裂强度比一般金属材料高得多，可达350千克每平方毫米。更可贵的是，在达到如此高强度的同时，这种材料还保持难以令人想象的韧性和塑性，所以可用来制造高压器和火箭等关键部位的零件。
由于金属玻璃没有金属那样的晶粒边界，腐蚀剂无空子可钻，所以从根本上解决了金属晶界的腐蚀问题，能经受多种化学溶液的腐蚀，有良好的化学稳定性。它的抗腐蚀性要比不锈钢强100倍。金属玻璃还具有很好的超导性和抗核辐射能力等难得的优良性能。人造卫星上的太阳能电池是单晶硅电池，这种电池价格昂贵，如果将硅制成非晶硅（即硅金属玻璃）其价格就便宜多了，太阳能电池也就能更好地推广和普及。
现在真正能发挥非晶态合金特长的是电磁器件。非晶态铁合金是极好的软磁材料，容易磁化和退磁。与普通结晶磁性材料相比，它具有导磁率高、损耗小、电阻率大等优点。用硅钢和金属玻璃分别制成15千伏变压器的对比试验表明：磁芯损耗分别为322瓦和180瓦，金属玻璃可使损失减少约一半。
如果电动机也采用金属玻璃，节能的效果将更显著。易于磁化和高硬度结合的特性，使金属玻璃有效地用于放大器、开关、记忆元件、换能器等器件上。
日本TOK公司用非晶态合金制成的录音机磁头，由于磁畸变极小而改善了音质。
金属玻璃是直接从熔融状态制成的，因而避免了费用高、周期长、耗能大的加工过程，它的成本仅为不锈钢制品的五分之一。含铬金层玻璃由于耐腐蚀和点蚀，特别是在氯化物和硫酸盐中的抗腐蚀性大大超过不锈钢，获得了“超不锈钢”的名称，可以用于海洋和医学等方面。例如制造海上军用飞机电缆、鱼雷、化学滤器、反应容器、刮胡刀及手术刀等。
金属玻璃的高强度也引起了工程技术人员的注意，由于目前生产的各种元件尺寸不大，所以要通过编织和铺砌才能制成结构元件。这些用途包括高强度控制电缆、电缆和光缆护套、压力容器、储能飞机、机械传送带、轮胎帘布等。
用金属玻璃代替硼纤维和碳纤维制造复合材料，会进一步提高复合材料的适应性。硼纤维和碳纤复合材料的安装孔附近易产生裂纹，而金属玻璃在具有很高强度（232～372千克每平方毫米）的情况下，仍保持金属塑料变形的能力，因此有利于阻止裂纹的产生和扩展。目前正在研究将金属玻璃纤维用于飞机构架和发动机元件。
金属玻璃已引起世界各国的普遍重视，近年来已获得了长足的进展。但要获得每秒摄氏一百万度的冷却速度却是十分艰难的，而且在这么快的冷却速度下所获得的金属往往是很薄的，因而在应用上受到一定的限制，这些问题尚需要进一步解决。
