《大眾科學》雜誌

材料是固體，而固體分為兩大類：晶體，其中原子以或多或少規則的陣列堆疊；以及非晶體，其中原子不以規則陣列堆疊

將金屬原子結合在一起的電子氣體使金屬表現出它們現在的行為。特別是它們的機械效能，源於金屬鍵所偏愛的密堆積晶體結構

它們通常由金屬和非金屬原子組成，這些原子透過部分離子鍵和部分共價鍵連線在一起。這賦予了它們硬度、脆性和耐熱性等特性

玻璃結構的幾何形狀是在通往有序的道路上的無序幾何形狀。玻璃製造者的藝術可以用熱力學、化學鍵和分子結構來解釋

在合成長鏈分子時，人類模仿天然聚合物，如纖維素。今天，自然正在被超越，聚合物正在進化，它們可能足夠堅硬，可以用於重型建築

金屬、陶瓷、玻璃和聚合物可以組合成具有自身獨特效能的材料。自然界在木材和骨骼中使用了這一原理；人類將其應用於新的超級材料系列中

熱量是如何透過材料傳導的？關鍵是聲子，一種類似粒子的波包，它可以穿過固體，儘管晶格中的原子被錨定在原位

材料對電流的電阻率差異高達 23 個數量級。量子力學的見解正在幫助使整個範圍更易於為技術所用

在處理固體材料時，化學家不僅關注腐蝕和化學合成等問題，還關注固體內部發生的化學事件，例如沉澱

為什麼原子具有磁性是眾所周知的，但為什麼某些材料具有磁性則不太清楚。儘管如此，磁性材料的進步使得從冰箱門閂到計算機儲存器等裝置成為可能

對元素光譜特性的量子力學解釋使得許多技術進步成為可能，例如雷射器的發展

現在所有材料的效能都得到了更好的理解，很明顯，非常不同的材料可以用於相同的目的。 這就需要涉及技術和經濟的微妙選擇