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進入20世紀90年代以來，材料科學技術的發展異常迅猛，材料科學與生命科學、信息科學、環境科學等共同構成了當代科學技術的前沿。展望21世紀，材料科學技術研究開發的前沿有：
　　微電子材料：大直徑 300mm 硅單晶及片材技術，用于硅深亞微米工藝的大直徑 200mm 硅片外沿技術，150mm的GaAs和100mm的InP晶片及其以它們為基的Ⅲ Ⅴ族半導體超晶格、量子阱異質結構材料制備技術，GeSi合金和寬禁帶半導體材料制備與應用技術。
　　新型光電子材料：大直徑、高光學質量人工晶體制備技術和有機、無機新型非線性光學晶體探索，大功率半導體激光光纖模塊及全固態 可調諧激光技術，有機、無機超高亮度紅、綠、藍三基色材料及應用技術，新型紅外、藍、紫半導體激光材料以及新型光探測和光儲存材料及應用技術。
　　稀土功能材料：高純稀土材料的制備技術，超高磁能積稀土永磁材料的大規模生產技術，高性能稀土儲氫材料及相關技術，高性能稀土催化劑材料的制備與應用。
　　生物醫用材料：高可靠植入人體內的生物活性材料合成關鍵技術，生物相容材料制備技術，如組織器官替代材料，人造血液、人造皮和透析膜技術，以及生物醫用新材料制品質量性能的在線檢測和評價技術。
　　先進復合材料：復合材料的成本制造技術，復合材料的界面控制和優化技術，不同尺度、不同結構異質材料復合新技術，以及復合增強材料的高性能、低成本化技術。
　　新型金屬材料：交通運輸用輕質高強材料，能源動力用高溫耐蝕材料，新型有序金屬間化合物的脆性控制與韌化技術以及高可靠性生產制備技術。
　　先進陶瓷材料：信息功能陶瓷的新制備技術和多功能化及系統集成技術，高性能陶瓷薄膜、異質薄膜的制備、集成與微加工技術，結構陶瓷以及復合材料的補強、韌化技術，先進陶瓷的低成本、高可靠性、批量化制備技術。
　　高溫超導材料：高溫超導薄膜及異質結構薄膜的制備、集成和微加工技術，可實用化高溫超導線材制備技術，高溫超導體材料 準單晶和織構材料 批量生產技術。
　　生態環境材料：發展與環境相協調的材料及其設計與評價技術，如可完全降解農用塑料薄膜制備技術，材料的延壽、再生與綜合利用新技術，降低材料生產的資源和能源消耗新技術。
　　納米材料：主要是納米材料制備與應用關鍵技術，固態量子器件制備及納米加工與組裝技術。
　　能源材料：新型高效能源轉換材料，新型儲能材料，能源技術用關鍵新材料制備與應用技術。
　　隱身材料：電磁波屏蔽或電磁波吸收材料，防信息泄漏電、磁波屏蔽材料制備與應用技術。
　　先進高分子材料：高性能工程塑料和高分子合金，高溫樹脂基體，超高強度有機纖維及有機功能材料，如發光塑料、有機光電子材料等。
　　材料的設計、制備與評價技術：材料智能合成與制備技術，材料表面改性技術的低成本化途徑與批量生產技術，原位復合技術、仿生技術、原子尺度上的設計與排布技術，材料微觀結構的模型化技術、智能化控制及動態實時監測分析技術，不同層次的材料設計、性能預測和評價表征新技術。