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材料与环境相联系的基本途径有三条：资源、能源和废弃物。只有从环境中获取足够的能源和资源才能生产出可供使用的材料，而材料的生产过程又会产生大量的废弃物并且排入环境中。传统的材料应用是以最大限度发挥材料的性能和功能为出发点，而对资源和环境问题没有足够的重视。这不仅对环境产生了严重的污染，还造成了能源的巨大浪费，使资源走向匮乏甚至耗尽的道路。