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2002年材料基础研究成果不断涌现，在超导材料、纳米材料、复合材料、信息材料等方面取得了重大突破，其中具有国际先进水平的发现与发明，引起了各国政府机构、科技界和产业界的极大关注，并成为今后相当一段时期内研究开发和产业化的热点。本文对此进行了综述。
1、 超导材料研究与产业化进展取得了里程碑式的成果
当日本青山学院秋田纯教授2001年1月份首次发现了新型高温超导材料——二硼化镁以来，使冷落了近30年的简单化合物超导体研究再度升温，引起了各国政府机构和科技界关注，纷纷制定相关政策和计划，世界随之旋起了一股超导热潮。2002年，超导材料在基础研究方面又获得了里程碑式的重要成果：首次制成二硼化镁超导薄膜材料；研制出一种新型二硼化镁-镁基超导复合材料；制造出长尺寸二硼化镁超导线材；并开发出大尺寸高温超导材料，这些重大研究成果的出现促进了超导产业化的进程并极大地鼓舞了科技界与产业界。
1.1、 美国首次制成二硼化镁超导薄膜材料
美国宾夕法尼亚州立大学中国籍科学家郗小星首次成功制成大电流二硼化镁超导薄膜材料。在这以前，由于二硼化镁材料易碎，很多人欲将其制成薄膜都未成功。自2001年日本科学家发现二硼化镁在37K下具有超导特性以来，二硼化镁已成为超导材料领域中的一颗新星。郗小星博士及其同事在2002年9月出版的《自然》杂志上发表了此项新成果。这也是二硼化镁超导材料发展过程中的决定性一步。尽管二硼化镁超导临界温度为37K左右，但二硼化镁实际工作温度为20K至25K，对于采用由小型、高效和相当便宜的低温冷却剂冷却的超导器件来说，20K温度是一个十分吸引人的温度。研究人员一般采用混合型物理-化学气相沉积法研制单晶外延薄膜，这种原位法制造的超导材料比较适合制造元器件，而采用传统的后退火法研制的材料不适合于制造元器件。他们的成果接近于最好的块体超导材料，且工艺简单。采用二硼化镁制成的高质量薄膜材料不仅拥有平坦的表面，而且薄膜可载送1×107A/cm2的大电流。超导薄膜材料的主要用途是制造器件，特别是新型微波器件，这项成果离产业化阶段已经不远。
1.2、 美国科学家研制出一种新型二硼化镁-镁基超导复合材料
2002年12月，美国Evanston西北大学的研究人员采用液态金属浸渗法成功制造出一种具有良好延展性的二硼化镁颗粒分散于镁基体中的超导复合材料。采用的一个工艺是用熔融金属镁于800℃下高压渗入二硼化镁粉末预成型体毛坯中；另外一个工艺是把熔融的液态镁在700℃下高压浸渗到硼粉预成型体毛坯中，从而生成二硼化镁颗粒，随后加热到950℃后进行退火，通过硼与镁之间的化学反应而增加二硼化镁相的含量。所制成的复合材料都是无孔隙并且无明显附加相的组织，在39K低温下显示了超导性。至今所开发的二硼化镁超导体脆性很大，给利用其大块材料带来很大困难，但若采用包覆韧性金属外壳法则可减缓二硼化镁丝或带材的脆性问题。西北大学所开发的金属基超导复合材料是二硼化镁超导相与韧性的镁相之间的均匀混合物。金属镁改善了这种超导复合材料的韧性，同时当二硼化镁相的超导性发生局部故障时还会起到热导体和电导体作用。在二硼化镁粉末预成型毛坯浸渗处理用的候选金属中，镁有突出的优越性，因为镁的熔点低而且对于二硼化镁言是惰性的。
1.3、 日本研制出长尺寸二硼化镁超导线材
2002年3月，日本日立公司宣布，它在世界上首次成功制造出长尺寸二硼化镁超导线材和小型超导线圈。由于二硼化镁超导体具有十分坚硬的性能，因此无法使用通常的方法进行加工。日本的研究机构为此开发了用高强度的金属包覆和压轧二硼化镁粉末制作二硼化镁超导线材技术。在此基础上，日立公司开发出独特的连续压轧加工技术，所采用的加工工艺是在金属管里填充二硼化镁粉末，然后使它通过有沟槽的滚轧机，在这个过程中沟槽逐渐缩小宽度，最后把它压轧成所需要的线材。使用这种方法，制造出的二硼化镁微粒方向一致，密度高，制作出的线材长达12m，厚度为0.3mm，宽度为2.7mm，而且不需要热加工处理。该公司还使用这种超导线材制造了小型超导线圈，新技术为二硼化镁超导线材的低成本制造和实用化开辟了道路。
1.4、 日本钢铁公司开发大尺寸高温超导材料
2002年2月，新日本钢铁公司成功开发出的大块高温超导材料在液氮温度(约-196℃)下显示了超导现象，这种材料的成分是RE-Ba-Cu-O(RE代表钇或稀土金属元素)。该公司早在1998年就已成功开发出高温氧化物超导材料，但当时只能制得尺寸只有几毫米的材料。现在已能生产尺寸为100mm、质量为1kg的大型超导体。这种超导体在1T磁场中液氮温度下可获得高于10KA/cm2高临界电流密度。该大块超导磁体能实现很高的超导磁悬浮力和高强度磁场特性。为了获得高临界电流密度，有必要清除材料中所含妨碍超导电流流通的晶界和偏析物，为此，该公司运用专有的晶体生长技术成功培育了单晶材料，消除了阻碍超导电流的因素。为了获得较强的钉扎效果，采取了适当的组织控制技术使材料内部形成微细分散的非超导相(起着钉扎点的作用)。这种超导材料适用于制作非接触型磁力轴承，可用于飞轮、马达以及非接触运输系统等方面；制作电流导体和限流器等；作为磁分离用强力磁体等。这种材料还可制成直径30mm~100mm、高10mm~20mm的圆盘状制品。
2、 纳米材料研究有了新突破
2.1、 美国科学家观察到碳纳米管发荧光现象
2002年7月，美国科学家发现碳纳米管在特定条件下具有发荧光的性能。这种奇异特性有望进一步拓展碳纳米管的应用空间。美国赖斯大学教授、诺贝尔化学奖得主理查德·斯莫利领导的研究小组，在美国《科学》杂志上发表论文宣布这一成果。研究人员用高频声波轰击成块的碳纳米管，使之分离为单个碳纳米管。随后进行的实验显示，这些单个碳纳米管能在近红外波段吸收并发出荧光。
据称，观察到碳纳米管发荧光现象尚属首次。科学家们认为，这一现象最直接的用途可能是应用在生物医疗和纳米电子领域。例如，可将能发光的碳纳米管包裹在特定蛋白质中输入人体，这些蛋白质可以专门瞄准并附在肿瘤细胞或发炎组织。由于人体中没有任何组织能在近红外波段发荧光，通过这种办法探测附在肿瘤细胞等部位的发光碳纳米管，就可以对癌症等疾病进行诊断。
2.2、 纳米材料研究获得新进展——首次发现不规则碎片状纳米孔隙网
为了研究活性炭的内部结构，由美国新墨西哥州大学、密苏里大学、西班牙的亚利康特大学、法国CNRS实验室、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的科研人员组成的联合研究小组，通过研究发现，活性炭孔隙是一种相同孔道的不规则碎片状纳米结构网，从而首次发现了不规则碎片状纳米孔隙材料。这项研究成果发表在2002年2月《物理快报》上。
实验中，科研人员首先将一块油橄榄树片燃烧成木炭，然后在750℃的高温下对其进行蒸汽加工处理。在这一过程中，科研人员发现，碳原子的表层被氧化，用于形成管道的孔隙壁发生了局部腐蚀和塌陷，而氧化孔道方向的意外改变导致了不规则碎片状纳米孔隙网的形成，最终，这种不规则碎片状纳米孔隙网结构渐渐渗透到整个样品。研究人员利用X射线探察发现，不规则碎片状纳米孔隙网为三维结构，孔道的大小几乎相同，横向长度约为2nm，活性炭纳米孔隙网的比表面积很大，达到了1000m2/g。这种不规则碎片状纳米孔隙材料将广泛运用在工业生产中，如用它储藏像甲烷一样的各种燃料，因为甲烷分子在弱感应偶极力的作用下很容易进入纳米孔隙网，这时所需要的压强会远远小于20GPa。不规则碎片状纳米孔隙材料还可运用在气体分解和电容器电能的储存方面，若在电容器极板之间附加活性炭层，可大大提高电能的储存量。
2.3、 俄罗斯首次制成具有多种新性能的两原子纳米管
2002年8月，俄国立莫斯科大学化学系专家研制出只含铝和氧两元素的纳米管状材料，在纳米管技术研究领域获得新突破。这种氧化铝纳米管完全透明，在空气中数星期内可保持原状。直径小于100μm的氧化铝纳米管，在加热时弯曲成“U”形。停止加热后，这种“U”形纳米管将逐渐挺直。但当上述纳米管遇水后，便会破裂成碎片。俄专家指出部分国家已开发出了直径几纳米的纳米管。这种长度和直径比很高的纤维，有望在技术成熟后被用来制作性能极佳的超微型探针、开关和电子线路。但是科学家们目前采用的纳米管材料以碳为主，俄研究人员准备用含有其它多种元素的材料尝试开发纳米管，以探究其物理、化学性质的新变化。目前所研制出的氧化铝纳米管，有望在配套技术开发完成后，被用作新型吸附材料和催化剂载体。
2.4、 一种质量轻、硬度高的新型固体气凝胶问世
美国密苏里·罗拉大学的一个化学研究小组成功地研制出目前世界上质量最轻、硬度却最高的固体颗粒。这种被称为气凝胶的固体是一种由玻璃和高分子聚合物制成的透气性极强的合成物，密度与空气近似。这一研究成果发表在2002年9月出版的美国化学协会《纳米通讯》杂志上。
实际上早在20世纪30年代气凝胶就成为科学家研究的对象，20世纪60年代被用作储存火箭液体燃料的工具。最初的气凝胶是以氧化硅为原料制成，其化学性质类似玻璃，质量很轻，但质地松脆，而且极易受潮。该研究小组开始将小条状的氧化硅与一种聚氨酯“编织”在一起，但这样得到的合成物仍然很脆，不够坚固。于是研究人员改进合成技术，将只有纳米级大小的氧化硅条与聚氨酯“交叉编织”，得到了这种轻如空气的气凝胶。与其他氧化硅气凝胶相比，新的气凝胶不但防潮，而且其强度增加了100倍。这种新的气凝胶因其质轻、坚固、防潮、隔热，将有广泛的应用前景。如可用于制造隔音、隔热玻璃，以及可作为耐磨轮胎、冰箱、热水瓶、士兵防护服、汽车防弹罩等的改性材料。
2.5、 欧盟将建立纳米技术工业平台推动纳米技术应用
2002年10月，欧盟委员会发表新闻公报，欧盟将于2003年建立纳米技术工业平台，推动纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员会指出，建立纳米技术工业平台的目的是使工程师、材料学家、医疗研究人员、生物学家、物理学家和化学家能够协同作战，把纳米技术应用到信息技术、化妆品、化学物质和运输领域，生产出更清洁、更安全、更持久和更“聪明”的产品，同时减少能源消耗和垃圾。
欧盟负责科研的委员菲利普·比斯坎在公报中强调，欧盟在清洁技术和工业生产流程方面的研究已经起到了减少垃圾造成的污染及能源消耗的作用，纳米技术可以推动欧盟达到用更少的资源生产出更多和更好的产品的目的。欧盟计划在2003年至2006年期间投资7亿欧元用于纳米技术的科研工作。目前欧盟的研究项目比较分散，没有形成规模。欧盟希望通过建立纳米技术工业平台和增加纳米技术研究投资使其在纳米技术方面尽快赶上美国水平。
3、 复合材料研究取得重要进展
3.1、 美国科学家研制出纳米级柔性陶瓷新型复合材料
2002年5月，美国康乃尔大学的研究人员使用纳米尺度化学，研制出一种称之为纳米级柔性陶瓷新型复合材料。这种新材料显示出在微电子领域和高分子领域将具有广泛的用途。科学家在透射电子显微镜下观察这种新型材料，发现它是一种连续的立方体结构，正好与一个世纪前的数学假设相符合。这种新型复合材料具有透明性、可弯曲性、高强度但又不同于纯陶瓷易碎的特性。在某种形式上这种合成材料就是一个离子导体，作为高效率电池的电解液是很有前景的，这也将使新材料被用在燃料电池上成为可能。这种材料的六角形对称来自于自组装，比较接近类似的硅藻。由于这种材料具有自聚合能力、完美的结构控制，现在已经能进行批量生产。
3.2、 美国研制出定向排列的碳纤维复合材料新技术
2002年7月，美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室，开发出一种定向排列碳纤维增强复合材料的新技术以及相关的设备装置。该项新技术利用流体动力学原理，成功地实现了碳纤维增强材料的定向排列，所制成的碳纤维复合材料制品，即将应用于汽车业和建筑业等方面。
该实验室早期研究定向排列碳纤维的方法为：首先在环氧树脂基体内，以很细的塑料丝模拟碳纤维，采用机械拖曳的方式进行，然后应用于排列碳纤维复合材料方面。而目前该项新技术已改为在流体介质中，利用动力学原理，实现定向排列的目的。这种新型复合材料制品的强度性能，比杂乱向碳纤维复合材料高出2倍，并已成功应用于各种工业。
不久的将来这种定向排列碳纤维复合材料的成本将大幅度降低，并可与目前市场常用的复合材料价格进行竞争，以获得更大的应用市场。据悉，该机构下一步研究定向排列碳纤维复合材料的计划是利用在空气压力情况下，使碳纤维通过细网形成定向状态，并企图利用电场、模压过程，以及振动装置、真空设计等手段，去实现进一步降低碳纤维复合材料价格的目的。
3.3、 量子隧道效应复合材料
2002年8月法茵堡(Farnborough)国际航展上，量子隧道效应复合材料的吸引了众多的目光。
量子隧道效应复合材料是一种导电性复合材料，其电导率随外界施加压力而发生变化，而且量子隧道效应复合材料还可以被加工成片状，也可以被加工成不同尺寸的粒状，最小的颗粒尺寸可达到15μm。
不对量子隧道效应复合材料施加作用力时，量子隧道复合材料是极好的绝缘体，但是，如果对其进行挤压、拉伸或扭曲，就会变成类似于金属的导体，外力撤消后又会返回绝缘状态。量子隧道效应复合材料的电导率与施加的压力成正比。由于量子隧道效应，量子隧道效应复合材料的敏感度非常高，电阻变化范围超过1×1012Ω。
量子隧道效应复合材料最显而易见的应用是开关和调节器。撞击监测是另一个正在研究的领域。量子隧道效应复合材料可以确定汽车是撞到了行人还是车辆，并据此产生相应的反应。在探测挥发性有机化合物方面，量子隧道复合材料也显示出较大的潜力。
4、 信息材料研究取得了重要进展
4.1、 美国科学家研制出一种适合制造自旋电子器件设备的半导体材料
2002年，美国布法罗大学研究小组制造出一种新型半导体材料，可用于制作自旋电子器件。该研究成果发表在2002年5月出版的《应用物理》上。
这种新材料是一种由分层的锑化镓/锰（GaSb/Mn）形成的薄膜合金，厚度仅为几个原子，每个薄层包含可控制的两种混合物。这种合金需要在超真空的环境下使用一种称之为分子束取向生长的复杂技术，耗费数小时才能制成一种自然界不存在的新型合成材料。这种合金在400K显示了铁磁性。
4.2 、美国研制出原子级的硅记忆材料
2002年9月，美国威斯康星州大学科研小组在室温条件下通过操纵单个原子，研制出原子级的硅记忆材料，其存储信息的密度是目前光盘的100万倍。这是纳米存储材料技术研究的又一大进展。采用的工艺是：首先使金元素在硅材料表面升华，形成精确的原子轨道；然后再使硅元素升华，使其按上述原子轨道进行排列；最后借助于扫瞄隧道显微镜的探针，从这些排列整齐的硅原子中间隔抽出硅原子，被抽空的部分代表“0”，余下的硅原子则代表“1”，这就形成了相当于计算机晶体管功能的原子级记忆材料。这种新型的记忆材料构建在硅材料表面上，整个试验研究在室温条件下进行。在室温条件下，一次操纵一批原子进行排列并不容易，记忆材料中硅原子排列线内的间隔是一个原子大小，这也保证了记忆材料的原子级水平。新的硅记忆材料与目前硅存储材料存储功能相同，不同之处在于前者为原子级体积，利用其制造的计算机存储材料具有体积小、密度大的功能。这可使未来计算机微型化，且存储信息的功能更为强大。目前研究人员还只是在平面上进行单个原子操作研制硅记忆材料，未来可望在三维立体空间进行类似的试验。
5、 结束语
2002年超导材料、纳米材料、信息材料、复合材料等基础研究领域在2001年研究成果的基础上又出现了众多的成果，甚至是里程碑式的研究成果。这些成果中有的是重大突破，如首次发现不规则碎片状纳米孔隙网和碳纳米管发荧光现象，首次制成二硼化镁超导薄膜材料和纳米级柔性陶瓷新型复合材料；有的对科技发展、产业发展有巨大的作用，如新型二硼化镁-镁基超导复合材料、长尺寸二硼化镁超导线材、大尺寸高温超导材料、自旋电子器件设备的半导体材料、原子级的硅记忆材料等。对于材料基础研究领域的新成果，世界各国无论是科学界、产业界还是政府主管部门都极为重视，特别是对于那些具有重要产业化价值的成果。面对这样一个国际竞争态势，我国科技界、产业界和政府部门应该紧密跟踪和重视国际上层出不穷的科研成果，特别是那些具有重要产业化价值的成果，提出应变政策与措施，发展自己的新材料产业，否则将阻碍我国科技与产业的发展，使我国的相关产业失去国际竞争力，也难以在入世后的国内环境中生存下去。
1、 超导材料研究与产业化进展取得了里程碑式的成果
当日本青山学院秋田纯教授2001年1月份首次发现了新型高温超导材料——二硼化镁以来，使冷落了近30年的简单化合物超导体研究再度升温，引起了各国政府机构和科技界关注，纷纷制定相关政策和计划，世界随之旋起了一股超导热潮。2002年，超导材料在基础研究方面又获得了里程碑式的重要成果：首次制成二硼化镁超导薄膜材料；研制出一种新型二硼化镁-镁基超导复合材料；制造出长尺寸二硼化镁超导线材；并开发出大尺寸高温超导材料，这些重大研究成果的出现促进了超导产业化的进程并极大地鼓舞了科技界与产业界。
1.1、 美国首次制成二硼化镁超导薄膜材料
美国宾夕法尼亚州立大学中国籍科学家郗小星首次成功制成大电流二硼化镁超导薄膜材料。在这以前，由于二硼化镁材料易碎，很多人欲将其制成薄膜都未成功。自2001年日本科学家发现二硼化镁在37K下具有超导特性以来，二硼化镁已成为超导材料领域中的一颗新星。郗小星博士及其同事在2002年9月出版的《自然》杂志上发表了此项新成果。这也是二硼化镁超导材料发展过程中的决定性一步。尽管二硼化镁超导临界温度为37K左右，但二硼化镁实际工作温度为20K至25K，对于采用由小型、高效和相当便宜的低温冷却剂冷却的超导器件来说，20K温度是一个十分吸引人的温度。研究人员一般采用混合型物理-化学气相沉积法研制单晶外延薄膜，这种原位法制造的超导材料比较适合制造元器件，而采用传统的后退火法研制的材料不适合于制造元器件。他们的成果接近于最好的块体超导材料，且工艺简单。采用二硼化镁制成的高质量薄膜材料不仅拥有平坦的表面，而且薄膜可载送1×107A/cm2的大电流。超导薄膜材料的主要用途是制造器件，特别是新型微波器件，这项成果离产业化阶段已经不远。
1.2、 美国科学家研制出一种新型二硼化镁-镁基超导复合材料
2002年12月，美国Evanston西北大学的研究人员采用液态金属浸渗法成功制造出一种具有良好延展性的二硼化镁颗粒分散于镁基体中的超导复合材料。采用的一个工艺是用熔融金属镁于800℃下高压渗入二硼化镁粉末预成型体毛坯中；另外一个工艺是把熔融的液态镁在700℃下高压浸渗到硼粉预成型体毛坯中，从而生成二硼化镁颗粒，随后加热到950℃后进行退火，通过硼与镁之间的化学反应而增加二硼化镁相的含量。所制成的复合材料都是无孔隙并且无明显附加相的组织，在39K低温下显示了超导性。至今所开发的二硼化镁超导体脆性很大，给利用其大块材料带来很大困难，但若采用包覆韧性金属外壳法则可减缓二硼化镁丝或带材的脆性问题。西北大学所开发的金属基超导复合材料是二硼化镁超导相与韧性的镁相之间的均匀混合物。金属镁改善了这种超导复合材料的韧性，同时当二硼化镁相的超导性发生局部故障时还会起到热导体和电导体作用。在二硼化镁粉末预成型毛坯浸渗处理用的候选金属中，镁有突出的优越性，因为镁的熔点低而且对于二硼化镁言是惰性的。
1.3、 日本研制出长尺寸二硼化镁超导线材
2002年3月，日本日立公司宣布，它在世界上首次成功制造出长尺寸二硼化镁超导线材和小型超导线圈。由于二硼化镁超导体具有十分坚硬的性能，因此无法使用通常的方法进行加工。日本的研究机构为此开发了用高强度的金属包覆和压轧二硼化镁粉末制作二硼化镁超导线材技术。在此基础上，日立公司开发出独特的连续压轧加工技术，所采用的加工工艺是在金属管里填充二硼化镁粉末，然后使它通过有沟槽的滚轧机，在这个过程中沟槽逐渐缩小宽度，最后把它压轧成所需要的线材。使用这种方法，制造出的二硼化镁微粒方向一致，密度高，制作出的线材长达12m，厚度为0.3mm，宽度为2.7mm，而且不需要热加工处理。该公司还使用这种超导线材制造了小型超导线圈，新技术为二硼化镁超导线材的低成本制造和实用化开辟了道路。
1.4、 日本钢铁公司开发大尺寸高温超导材料
2002年2月，新日本钢铁公司成功开发出的大块高温超导材料在液氮温度(约-196℃)下显示了超导现象，这种材料的成分是RE-Ba-Cu-O(RE代表钇或稀土金属元素)。该公司早在1998年就已成功开发出高温氧化物超导材料，但当时只能制得尺寸只有几毫米的材料。现在已能生产尺寸为100mm、质量为1kg的大型超导体。这种超导体在1T磁场中液氮温度下可获得高于10KA/cm2高临界电流密度。该大块超导磁体能实现很高的超导磁悬浮力和高强度磁场特性。为了获得高临界电流密度，有必要清除材料中所含妨碍超导电流流通的晶界和偏析物，为此，该公司运用专有的晶体生长技术成功培育了单晶材料，消除了阻碍超导电流的因素。为了获得较强的钉扎效果，采取了适当的组织控制技术使材料内部形成微细分散的非超导相(起着钉扎点的作用)。这种超导材料适用于制作非接触型磁力轴承，可用于飞轮、马达以及非接触运输系统等方面；制作电流导体和限流器等；作为磁分离用强力磁体等。这种材料还可制成直径30mm~100mm、高10mm~20mm的圆盘状制品。
2、 纳米材料研究有了新突破
2.1、 美国科学家观察到碳纳米管发荧光现象
2002年7月，美国科学家发现碳纳米管在特定条件下具有发荧光的性能。这种奇异特性有望进一步拓展碳纳米管的应用空间。美国赖斯大学教授、诺贝尔化学奖得主理查德·斯莫利领导的研究小组，在美国《科学》杂志上发表论文宣布这一成果。研究人员用高频声波轰击成块的碳纳米管，使之分离为单个碳纳米管。随后进行的实验显示，这些单个碳纳米管能在近红外波段吸收并发出荧光。
据称，观察到碳纳米管发荧光现象尚属首次。科学家们认为，这一现象最直接的用途可能是应用在生物医疗和纳米电子领域。例如，可将能发光的碳纳米管包裹在特定蛋白质中输入人体，这些蛋白质可以专门瞄准并附在肿瘤细胞或发炎组织。由于人体中没有任何组织能在近红外波段发荧光，通过这种办法探测附在肿瘤细胞等部位的发光碳纳米管，就可以对癌症等疾病进行诊断。
2.2、 纳米材料研究获得新进展——首次发现不规则碎片状纳米孔隙网
为了研究活性炭的内部结构，由美国新墨西哥州大学、密苏里大学、西班牙的亚利康特大学、法国CNRS实验室、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的科研人员组成的联合研究小组，通过研究发现，活性炭孔隙是一种相同孔道的不规则碎片状纳米结构网，从而首次发现了不规则碎片状纳米孔隙材料。这项研究成果发表在2002年2月《物理快报》上。
实验中，科研人员首先将一块油橄榄树片燃烧成木炭，然后在750℃的高温下对其进行蒸汽加工处理。在这一过程中，科研人员发现，碳原子的表层被氧化，用于形成管道的孔隙壁发生了局部腐蚀和塌陷，而氧化孔道方向的意外改变导致了不规则碎片状纳米孔隙网的形成，最终，这种不规则碎片状纳米孔隙网结构渐渐渗透到整个样品。研究人员利用X射线探察发现，不规则碎片状纳米孔隙网为三维结构，孔道的大小几乎相同，横向长度约为2nm，活性炭纳米孔隙网的比表面积很大，达到了1000m2/g。这种不规则碎片状纳米孔隙材料将广泛运用在工业生产中，如用它储藏像甲烷一样的各种燃料，因为甲烷分子在弱感应偶极力的作用下很容易进入纳米孔隙网，这时所需要的压强会远远小于20GPa。不规则碎片状纳米孔隙材料还可运用在气体分解和电容器电能的储存方面，若在电容器极板之间附加活性炭层，可大大提高电能的储存量。
2.3、 俄罗斯首次制成具有多种新性能的两原子纳米管
2002年8月，俄国立莫斯科大学化学系专家研制出只含铝和氧两元素的纳米管状材料，在纳米管技术研究领域获得新突破。这种氧化铝纳米管完全透明，在空气中数星期内可保持原状。直径小于100μm的氧化铝纳米管，在加热时弯曲成“U”形。停止加热后，这种“U”形纳米管将逐渐挺直。但当上述纳米管遇水后，便会破裂成碎片。俄专家指出部分国家已开发出了直径几纳米的纳米管。这种长度和直径比很高的纤维，有望在技术成熟后被用来制作性能极佳的超微型探针、开关和电子线路。但是科学家们目前采用的纳米管材料以碳为主，俄研究人员准备用含有其它多种元素的材料尝试开发纳米管，以探究其物理、化学性质的新变化。目前所研制出的氧化铝纳米管，有望在配套技术开发完成后，被用作新型吸附材料和催化剂载体。
2.4、 一种质量轻、硬度高的新型固体气凝胶问世
美国密苏里·罗拉大学的一个化学研究小组成功地研制出目前世界上质量最轻、硬度却最高的固体颗粒。这种被称为气凝胶的固体是一种由玻璃和高分子聚合物制成的透气性极强的合成物，密度与空气近似。这一研究成果发表在2002年9月出版的美国化学协会《纳米通讯》杂志上。
实际上早在20世纪30年代气凝胶就成为科学家研究的对象，20世纪60年代被用作储存火箭液体燃料的工具。最初的气凝胶是以氧化硅为原料制成，其化学性质类似玻璃，质量很轻，但质地松脆，而且极易受潮。该研究小组开始将小条状的氧化硅与一种聚氨酯“编织”在一起，但这样得到的合成物仍然很脆，不够坚固。于是研究人员改进合成技术，将只有纳米级大小的氧化硅条与聚氨酯“交叉编织”，得到了这种轻如空气的气凝胶。与其他氧化硅气凝胶相比，新的气凝胶不但防潮，而且其强度增加了100倍。这种新的气凝胶因其质轻、坚固、防潮、隔热，将有广泛的应用前景。如可用于制造隔音、隔热玻璃，以及可作为耐磨轮胎、冰箱、热水瓶、士兵防护服、汽车防弹罩等的改性材料。
2.5、 欧盟将建立纳米技术工业平台推动纳米技术应用
2002年10月，欧盟委员会发表新闻公报，欧盟将于2003年建立纳米技术工业平台，推动纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员会指出，建立纳米技术工业平台的目的是使工程师、材料学家、医疗研究人员、生物学家、物理学家和化学家能够协同作战，把纳米技术应用到信息技术、化妆品、化学物质和运输领域，生产出更清洁、更安全、更持久和更“聪明”的产品，同时减少能源消耗和垃圾。
欧盟负责科研的委员菲利普·比斯坎在公报中强调，欧盟在清洁技术和工业生产流程方面的研究已经起到了减少垃圾造成的污染及能源消耗的作用，纳米技术可以推动欧盟达到用更少的资源生产出更多和更好的产品的目的。欧盟计划在2003年至2006年期间投资7亿欧元用于纳米技术的科研工作。目前欧盟的研究项目比较分散，没有形成规模。欧盟希望通过建立纳米技术工业平台和增加纳米技术研究投资使其在纳米技术方面尽快赶上美国水平。
3、 复合材料研究取得重要进展
3.1、 美国科学家研制出纳米级柔性陶瓷新型复合材料
2002年5月，美国康乃尔大学的研究人员使用纳米尺度化学，研制出一种称之为纳米级柔性陶瓷新型复合材料。这种新材料显示出在微电子领域和高分子领域将具有广泛的用途。科学家在透射电子显微镜下观察这种新型材料，发现它是一种连续的立方体结构，正好与一个世纪前的数学假设相符合。这种新型复合材料具有透明性、可弯曲性、高强度但又不同于纯陶瓷易碎的特性。在某种形式上这种合成材料就是一个离子导体，作为高效率电池的电解液是很有前景的，这也将使新材料被用在燃料电池上成为可能。这种材料的六角形对称来自于自组装，比较接近类似的硅藻。由于这种材料具有自聚合能力、完美的结构控制，现在已经能进行批量生产。
3.2、 美国研制出定向排列的碳纤维复合材料新技术
2002年7月，美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室，开发出一种定向排列碳纤维增强复合材料的新技术以及相关的设备装置。该项新技术利用流体动力学原理，成功地实现了碳纤维增强材料的定向排列，所制成的碳纤维复合材料制品，即将应用于汽车业和建筑业等方面。
该实验室早期研究定向排列碳纤维的方法为：首先在环氧树脂基体内，以很细的塑料丝模拟碳纤维，采用机械拖曳的方式进行，然后应用于排列碳纤维复合材料方面。而目前该项新技术已改为在流体介质中，利用动力学原理，实现定向排列的目的。这种新型复合材料制品的强度性能，比杂乱向碳纤维复合材料高出2倍，并已成功应用于各种工业。
不久的将来这种定向排列碳纤维复合材料的成本将大幅度降低，并可与目前市场常用的复合材料价格进行竞争，以获得更大的应用市场。据悉，该机构下一步研究定向排列碳纤维复合材料的计划是利用在空气压力情况下，使碳纤维通过细网形成定向状态，并企图利用电场、模压过程，以及振动装置、真空设计等手段，去实现进一步降低碳纤维复合材料价格的目的。
3.3、 量子隧道效应复合材料
2002年8月法茵堡(Farnborough)国际航展上，量子隧道效应复合材料的吸引了众多的目光。
量子隧道效应复合材料是一种导电性复合材料，其电导率随外界施加压力而发生变化，而且量子隧道效应复合材料还可以被加工成片状，也可以被加工成不同尺寸的粒状，最小的颗粒尺寸可达到15μm。
不对量子隧道效应复合材料施加作用力时，量子隧道复合材料是极好的绝缘体，但是，如果对其进行挤压、拉伸或扭曲，就会变成类似于金属的导体，外力撤消后又会返回绝缘状态。量子隧道效应复合材料的电导率与施加的压力成正比。由于量子隧道效应，量子隧道效应复合材料的敏感度非常高，电阻变化范围超过1×1012Ω。
量子隧道效应复合材料最显而易见的应用是开关和调节器。撞击监测是另一个正在研究的领域。量子隧道效应复合材料可以确定汽车是撞到了行人还是车辆，并据此产生相应的反应。在探测挥发性有机化合物方面，量子隧道复合材料也显示出较大的潜力。
4、 信息材料研究取得了重要进展
4.1、 美国科学家研制出一种适合制造自旋电子器件设备的半导体材料
2002年，美国布法罗大学研究小组制造出一种新型半导体材料，可用于制作自旋电子器件。该研究成果发表在2002年5月出版的《应用物理》上。
这种新材料是一种由分层的锑化镓/锰（GaSb/Mn）形成的薄膜合金，厚度仅为几个原子，每个薄层包含可控制的两种混合物。这种合金需要在超真空的环境下使用一种称之为分子束取向生长的复杂技术，耗费数小时才能制成一种自然界不存在的新型合成材料。这种合金在400K显示了铁磁性。
4.2 、美国研制出原子级的硅记忆材料
2002年9月，美国威斯康星州大学科研小组在室温条件下通过操纵单个原子，研制出原子级的硅记忆材料，其存储信息的密度是目前光盘的100万倍。这是纳米存储材料技术研究的又一大进展。采用的工艺是：首先使金元素在硅材料表面升华，形成精确的原子轨道；然后再使硅元素升华，使其按上述原子轨道进行排列；最后借助于扫瞄隧道显微镜的探针，从这些排列整齐的硅原子中间隔抽出硅原子，被抽空的部分代表“0”，余下的硅原子则代表“1”，这就形成了相当于计算机晶体管功能的原子级记忆材料。这种新型的记忆材料构建在硅材料表面上，整个试验研究在室温条件下进行。在室温条件下，一次操纵一批原子进行排列并不容易，记忆材料中硅原子排列线内的间隔是一个原子大小，这也保证了记忆材料的原子级水平。新的硅记忆材料与目前硅存储材料存储功能相同，不同之处在于前者为原子级体积，利用其制造的计算机存储材料具有体积小、密度大的功能。这可使未来计算机微型化，且存储信息的功能更为强大。目前研究人员还只是在平面上进行单个原子操作研制硅记忆材料，未来可望在三维立体空间进行类似的试验。
5、 结束语
2002年超导材料、纳米材料、信息材料、复合材料等基础研究领域在2001年研究成果的基础上又出现了众多的成果，甚至是里程碑式的研究成果。这些成果中有的是重大突破，如首次发现不规则碎片状纳米孔隙网和碳纳米管发荧光现象，首次制成二硼化镁超导薄膜材料和纳米级柔性陶瓷新型复合材料；有的对科技发展、产业发展有巨大的作用，如新型二硼化镁-镁基超导复合材料、长尺寸二硼化镁超导线材、大尺寸高温超导材料、自旋电子器件设备的半导体材料、原子级的硅记忆材料等。对于材料基础研究领域的新成果，世界各国无论是科学界、产业界还是政府主管部门都极为重视，特别是对于那些具有重要产业化价值的成果。面对这样一个国际竞争态势，我国科技界、产业界和政府部门应该紧密跟踪和重视国际上层出不穷的科研成果，特别是那些具有重要产业化价值的成果，提出应变政策与措施，发展自己的新材料产业，否则将阻碍我国科技与产业的发展，使我国的相关产业失去国际竞争力，也难以在入世后的国内环境中生存下去。