20世纪90年代初，在可持续发展理论和应用的推动下，国际材料界出现了一个新的领域——生态环境材料，在这种材料的研究和开发的过程中，既要追求良好的使用性能，又要深刻认识到自然资源的有限性和尽可能降低废弃物排放量，并在材料的提取、制备、使用直到废弃与再生的整个过程中都尽可能地减少对环境的影响。
这种材料是具有环境意识、考虑环境、考虑生态学的材料，它在生产的过程中对资源和能源的消耗量比较少，废弃后能够回收再生利用的可能性比较大，其从生产使用到回收的全过程对周围的生态环境的影响也最小。因而它可以称为“绿色材料”或者“生态材料”。
生态环境材料的研究内容比较广泛，归纳起来可以概括为材料的环境协调性评价、生态环境材料的设计、材料在制备加工中的环境协调技术（包括零排放和零废弃加工技术）以及材料在使用过程中的环境协调性技术（如制备环境协调性制品）等等。具体从材料的性能上来说，主要包括以下几个方面：
（1）再生利用型材料，包括再生的可以降解的塑料、在家用电器中能够加以回收利用的电路基板，在生产和使用过程中污染较少并且能够回收再生的纸张等。
（2）能够经自然界微生物分解或者能够自动降解的材料，如新型的包装袋、由天然材料加工成的高分子材料等。
（3）为净化环境和防止污染而设计的材料，如新型的不释放有害气体的墙体材料、高吸油性树脂等。
（4）替代传统有污染的材料的新型材料，如冰箱内的全无氟制冷剂等。
（5）与洁净能源相关并且能够利用它们的材料，如燃料电池中的储氢材料。
长期以来，人们忽视了材料的开发和应用必然受到生态环境的影响和制约。
到目前为止，关于生态环境材料尚没有一个为广大学者共同接受的定义。最初，一些学者认为生态环境材料是指那些不仅具有优异的使用性能，而且从材料的制造、使用、废弃直到再生的整个生命周期（lifecycle）中必须具备与生态环境的协调共存性以及舒适性的材料。
经过一段时间的发展，一些学者认为，生态环境材料是赋予传统结构材料、功能材料以优异的环境协调性的材料或者指那些直接具有净化和修复环境等功能的材料，即生态环境材料是具有系统功能的一大类新型材料的总称。还有一些专家认为，生态环境材料是指同时具有优良使用性能和最佳环境协调性的一大类材料。
根据大部分人的理解，生态环境材料的概念可以概括为：生态环境材料是指在加工、制造、使用和再生过程中具有最低环境负荷、最大使用功能的人类所需材料。既包括经改造后的现有传统材料，也包括新开发的生态环境材料。特别值得注意的是生态环境材料的概念或定义应当是确定的或不变的，而判别环境材料的标准是随科学技术的进步而发展或变化。当所有的材料都“生态环境材料化”了的时候，那么生态环境材料这个术语也就完成了它的使命。
生态环境材料的三个特点：
（1）先进性。能为人类开拓更广阔的活动范围和环境，发挥其优异性能。在发展新材料、新技术体系时，既要考虑到技术环境负担的大小、材料本身对环境的污染程度，又要顾及材料使用时的传统性能（材料的先进性），在要求优异的使用性能这一点上，新材料与传统材料是相同的。
（2）环境协调性（优先争取的目标）。使人类的活动范围同外部环境协调，减轻地球环境的负担，使枯竭性资源完全循环利用。在材料的生产环节中资源和能源的消耗少，工艺流程中采用减少温室效应气体的技术，废弃后易于再生循环。材料及技术本身要具备环境协调性，这是区别于传统材料观念而增加的概念。
（3）舒适性。使活动范围中的人类生活环境更加繁荣、舒适，人们很乐于接受和使用。
关于生态环境材料的先进性、舒适性，不同人有不同理解，在实践中难以判断与把握，它只是一个定性的标准，因此认为环境材料的特征可以具体改为功能性、经济性和环境协调性等。这有利于环境材料的评判，也符合现实情况。
在众多生态环境材料中，最具代表性的要数可降解塑料。20世纪80年代，意大利卡多内格市的市长张榜宣告：该城将禁止使用包装用的塑料袋和塑料瓶。接着，丹麦宣布完全停止生产聚氯乙烯塑料(制造塑料袋的主要材料)，德国禁止使用塑料包装，瑞士和奥地利将出台有关法规，意大利已实行塑料袋生态税每只8美分……一个反对和禁止使用塑料包装的浪潮已在世界各国兴起。这是消除白色污染、保护生态环境、造福子孙后代的大事，已引起人们的普遍重视。
使用塑料食品袋或泡沫塑料饭盒对人体健康会产生不利影响，这已为科学家所证实。这是因为用塑料制品密封包装食物时，塑料释放出来的有害气体将在密封袋或盒中长期积聚，浓度也随着密封时间的增加而升高，从而使食物受到不同程度的污染。因此，塑料薄膜不能用来包装奶酪和熟肉等高脂肪食品，更不能用来包装温度很高的熟食品。实际调查表明，从1987年以来，人们对塑料食品包装物中所含的化学物质的摄入量增加了30倍。更使人们担忧的是，塑料被丢弃到自然界后需经过200年才会分解。由于它不吸水，破坏土壤结构，因而对土地资源是个严重威胁。而野生动物误食塑料袋还会造成死亡。不仅如此，塑料还是个白色污染源。每当大风刮起，人们就会看到废弃塑料袋和塑料饭盒满地滚动，随风飞舞，污染环境卫生。
废弃的塑料包装耐酸耐碱，不蛀不霉，把它埋入地下上百年也不会腐烂，已经成为严重的公害。面对这种危害日益加剧的情况，美国一些州于20世纪80年代中期立法规定食品包装物和容器必须使用可降解的塑料制造，以便使那些流失的塑料能在较简单的自然和人工条件下溶化、腐烂掉。与此同时，许多国家的科学家也都在积极研究开发容易分解和腐烂的可降解塑料，以消除不断蔓延的白色污染。塑料之所以如此顽固不化，来源于它本身的化学结构。普通的合成塑料是由不断重复的碳氢分子长链组成的，这些长链结合得十分牢固。因而使得许多溶液和微生物对它无计可施，束手无策。
因此，科学家们长期以来就想寻找一种既可减弱塑料分子长链的牢固性，又不降低塑料本身强度的办法。经过不断的努力，目前已出现了这样几种类型的可降解塑料，如生物降解塑料、化学降解塑料和光照降解塑料等。
生物降解塑料粒子生物降解塑料是一种能被土壤中的微生物和酶分解掉的塑料，也就是像植物一样能自然腐败的合成物。通常，最简单的办法是在塑料中添加淀粉，以削弱和破坏分子长链的结合力，使其达到微生物能消化分解的程度，最后将它分解成水和二氧化碳。
美国农业部采用的方法是在塑料中加入40％~50％的凝胶状淀粉；而美国另一家公司则加入经有机硅耦联剂处理后的淀粉和少量玉米油不饱和脂肪酸作为氧化剂。这些塑料在堆肥条件下经过3~5年后才能分解。显然，它们的成本高、降解期长，难以普遍使用。美国林业部研制的可降解塑料，是在塑料中添加有淀粉的聚乙内酰胺。这种塑料曾用来制作树苗保护套，移苗时连同树苗一起埋入土内，第二年树苗根部生长时，塑料套即在土中溶解掉。看来，这种可降解塑料的使用效果还是不错的。美国氨腈公司制成一种可降解塑料手术线，这种聚乙醇酸盐线在人体内3个月后消失，变成水和二氧化碳，在土壤中消失得更快。然而，这些材料的成本太高，已是普通塑料价格的30倍左右。因此，科学家们正在利用像谷壳、木桨纤维素等天然废料来研究开发生物降解塑料，以便降低生产成本。
韩国则另辟蹊径，利用遗传工程大批量生产可完全分解的塑料。韩国科学技术院生物工程研究中心采用遗传基因再组合的方式，以大肠杆菌生产出高分子塑料，这种塑料在自然界里能完全分解，并已在英国、德国和日本等国作为一次性包装袋和医疗用材料使用。但是，它的价格过高，达1千克16~20美元，因此没有得到普及使用。人们已对这种生产方法进行改进，有可能使价格降低到1千克4美元。这种塑料的具体生产方法是：从生产效率高的高分子细菌中得到高分子遗传基因，移植到大肠杆菌中，待大肠杆菌大量繁殖后，再把大肠杆菌所聚积的高分子分离出来，用来制造塑料。在生产中起初大肠杆菌变得很长，后来利用遗传工程解决了这个问题。现在，利用廉价的原料就可以生产出效能很高的可分解的塑料了。
生产化学降解塑料，通常加入的是由淀粉包裹的能促进降解的聚合物和玉米油一类的氧化剂，因而成本较低。用这种塑料制成的包装物被埋在土里后，细菌会吃掉其中的淀粉，剩下千疮百孔的网状物。随后，塑料中的氧化剂与土壤里的盐和水发生作用，产生氧化物，对残留在塑料中的分子链进行破坏。在理想的情况下，半年左右塑料就会分解成粉末状，几年后完全分解，完成化学降解过程。
光照降解塑料中含有能吸收阳光紫外线的羟基，依靠紫外线来破坏塑料中结实顽固的分子链，从而使塑料变脆和崩解。现在有些食品包装袋和瓶罐就使用这种塑料制成，它的分解腐烂过程同化学降解塑料一样，也会留下一堆残渣，需要好几年才能完全降解掉。
需要说明的是，上面所说的这些可降解塑料都要求适当的分解腐败的环境，如生物降解塑料和化学降解塑料必须埋入土中或沉入水中，才能保证细菌存活，进而完成降解过程。
目前，研究开发可降解塑料的国家主要有美国、英国、日本、韩国等。英国已形成年产上万吨的规模，预计到21世纪初可达到年产数十万吨。不过，所生产的可降解塑料的成本太高，每磅(0.45千克)成本约15美元，比普通塑料高8~10倍，因而只能限于如手术用线一类特殊用途使用。英国生产可降解塑料的主要厂商帝国化学工业公司正努力将成本降低到每磅1.5~2美元，并将这种塑料应用到一次性尿布、伤口绷带等方面。
我国一些城市已开始限制和禁止使用塑料包装袋和一次性饭盒，除了积极开发纸质代用品外，也在研究开发可降解塑料，以便尽快地消除危害环境卫生的白色污染，保障人们身体健康。
奇妙的导电塑料奇妙的导电塑料
塑料本来是一种广泛使用的不导电绝缘材料，可是一旦能导电就如虎添翼。20世纪80年代初期，导电塑料还是实验室里的“娇儿”，如今已走向社会大显神通了。
说来有趣，导电塑料是在实验失误中偶然发现的。那是1970年的一天，日本筑波大学的白川教授在指导学生做用乙烯气制取聚乙炔的实验时，学生误将比实际需要量多1000倍的催化剂加入试剂中，结果得到的不是应得到的黑色聚乙炔粉末，而是一种银光闪闪的薄膜。与其说它是塑料，不如说更像金属。后来，白川教授和美国科学家一起研究这种塑料薄膜的发现，使研究更深一步，经过往塑料中掺入碘后它居然能导电，而且电导率增加了3000万倍。尽管如此，它的导电能力只和金属铅一样，或者说仅是铜和银的1％。不过，塑料从不导电到能导电，本身就令人惊奇了，更不用说它还有着不凡的本领呢！
后来，人们在研究中发现，除聚乙炔外，还有一些高分子聚合物如聚苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚噻唑等加入掺杂剂后也可成为导电塑料，使导电塑料的成员不断增加，也就更引起了人们的注意。
导电塑料的应用，首先是从塑料电池开始的，也是最早从实验室走进市场取得成功的产品。美国科学家布里奇斯通和日本精工埃普森公司合作研制成一种导电塑料电池，这种电池的一个电极是金属锂，另一个电极是聚苯胺导电塑料。它的大小与硬币相似，可以多次反复充电，具有很长的使用寿命，常用作电子计算机的辅助电源。而德国研究开发的一种薄型挠性塑料电池，只有明信片那样大，适合作为手提式工具的电源。
普通电池和早期生产的塑料电池的阴极和阳极是采用不同材料制成的，经过几次充电后，在电极表面容易形成覆膜，使电池效率降低和失效。后来，人们对塑料电池进行了改进，将阴极和阳极改用相同的导电塑料薄膜制作，结果经过多次充电和放电后，电极依然完好如初，而且充电次数可达1000以上。实际使用表明，塑料电池不仅体积小、重量轻、使用方便，而且能提供相当于普通铅蓄电池10倍的电力。
对塑料电池最感兴趣的当属汽车工业。因为人们早就希望用蓄电池作动力来代替污染严重的内燃机。然而，普通的蓄电池车由于太笨重和性能不可靠而无法推广使用，只能在车间或码头、车站承担短途运输任务。塑料电池问世后情况就大不一样了，它小巧灵活，可以制成薄板状装在汽车的车顶或车门夹层里，而在汽车内的发动机位置上只需装一台高效的电动机，便可使汽车的加速性能和爬坡性能大大改善。此外，塑料电池是密封的，不会释放有害的化学物质和气体，因而这种蓄电池车是一种无公害的小汽车，有利于人体健康和保护生态环境。
导电塑料不仅能制成使用方便的充电塑料电池，而且还可用来制作塑料电容器。它们将广泛用在电子计算机和摄像机、录像机中，以代替现在使用的较笨重的镍镉蓄电池。如果将导电塑料喷涂在电子仪器和计算机的外壳上，可以吸收电磁辐射的能量，防止电磁干扰，保证计算机和仪器正常工作；若将导电塑料喷涂到军事上急需用的全塑飞机上，就能消散积聚在飞机上的电荷，避免飞机遭雷击破坏，从而使重量很轻的全塑飞机早日得到实际应用。
用导电塑料制成的一种特殊薄膜，在太阳光照射下呈透明状，能强烈吸收太阳光中看不见的红外线热量。若将这种薄膜用在汽车上，就能使暴晒在日光下的汽车内凉爽宜人；如果将它用在房间门窗上，通过薄膜透光能力的变化来控制吸收太阳光的热量，使房间冬暖夏凉，节省大量能源。
导电塑料还有一个特殊性能，这就是当用电化学方法对某些导电塑料掺进杂质和不掺进杂质时，它的体积就能发生膨胀和收缩的变化，因而可用来制作机器人的肌肉。将导电塑料装在机器人的四肢上，当四肢随导电塑料的膨胀和收缩而运动时，就像机器人的肌肉在用力一样。
目前，在欧洲、美国和日本的一些实验室里已制成一系列导电塑料器件，如二极管和晶体管等。由于导电塑料的导电性跨越了绝缘体、半导体和导体三种状态，即它可以是不导电的绝缘体，也可以是半导体或者像金属一样的导体，因而在使用中选择的余地就大，应用面较广。
气凝胶
神奇的“冰烟”——气凝胶最近英国科学家表示，他们研发出的一种神奇材料将改变整个世界，因为这种材料可以用来保护住宅避免炸弹袭击，也可以吸收原油溢出，甚至还可以用作探测火星时使用的宇宙太空服。
气凝胶，是地球上最轻的固体，可以抵挡1千克炸药直接爆炸的力量且能经受超过1300摄氏度的高温喷射。目前，科学家正在研究这种物质新的应用领域，从下一代网球球拍到人类登陆火星穿的超级绝缘太空服。
可以说，气凝胶的重要性将有望并列于前一代的神奇材料。比如20世纪30年代酚醛塑料、20世纪80年代的碳纤维和20世纪90年代的硅树脂。美国西北大学的化学教授莫科瑞·卡纳茨迪斯称，“这是一种神奇的材料，它的密度是人类现今发现的材料中最低的，同时还具有许多用途。我能看到，气凝胶将会应用于过滤污染水，绝缘高温等方面”。
气凝胶，也被人们称为“冰烟”，是将硅胶快速萃取出水分，随后与二氧化碳替换而成。因此，气凝胶能抵抗高温和吸收类似原油的污染物质。
气凝胶是美国化学家于1931年研制的。由于早期版本的材料脆弱且昂贵，因此最初研制的气凝胶仅供实验室研究。直到几十年之后，美国宇航局开始对这种材料感兴趣，这一物质也因此变得越来越实用。
1999年，美国国家宇航局的“星尘”号飞船正带着气凝胶在太空中执行一项十分重要的使命——收集彗星微粒。2006年，“星尘”号飞船已带着人类获得的第一批彗星星尘样品返回地球。
2002年，美国国家宇航局创立的AsPnAerogel公司推出了更坚固、更柔韧的气凝胶版本。现在这种物质已经用来放置在太空服当中，充当隔热里衬，这种新的太空服将用在2018年人类飞向火星的探索计划当中。该公司一位资历较深的科学家马克·克拉耶夫斯基认为：“18毫米厚的一层气凝胶将足够保护宇航员抵御零下130℃的低温。”
气凝胶也正在被试验用于未来的房屋防弹设备和军用车辆的盔甲。科学家已经在实验室研制出了一块镀了6毫米厚的气凝胶金属板，并能成功抵挡炸药直接爆炸的力量而没有任何破坏。
知识点：生态危机
生态平衡是生态系统的一种相对稳定状态。当处于这一状态时，生态系统内生物之间和生物与环境之间相互高度适应，种群结构和数量比例长久保持相对稳定，生产与消费和分解之间相互协调，系统能量和物质的输入与输出之间接近平衡。
不过生态系统的调节能力是有一定限度的。当外界干扰压力很大，使系统的变化超出其自我调节能力限度，此时生态平衡就会失调。当威胁到人类的生存时，称为生态危机。生态平衡失调起初往往不易被人们觉察，如果一旦出现生态危机就很难在短期内恢复平衡。也就是说，生态危机并不是指一般意义上的自然灾害问题，而是指由于人的活动所引起的环境质量下降、生态秩序紊乱、生命维持系统瓦解，从而危害人的利益、威胁人类生存和发展的现象。
