前言

设计是人类有目的的创新实践活动的先导和准备，而材料是人类生产各种所需产品不可缺少的物质基础。人类改造世界的创造性活动，是通过设计并利用材料来创造各种产品才得以实现的。材料为设计奠定了物质基础，使得概念和数据形态的设计方案能以实体形式呈现出来。另一方面，依托设计，原料形态的材料才能被组织成人们所需要的有用形态。材料和设计相互依存，相互促进，随着人类需求的不断提高而向前发展，推动时代的进步和人类文明的进化。

随着知识网络经济的发展，全球信息网络物理环境条件已对设计产生深刻的影响，从设计到制造的沟通和交流、模式与结构发生了巨大变革。制造者、用户、行销、运行服务者可以依靠无时无处不在的无线互联网、云计算、大数据、物联网、3D+X打印和智能终端等先进的信息基础设施，构建公平公正、普惠高效的设计创新环境。传统的设计已经进入创新设计的新时代，它以绿色低碳、网络智能、超常融合、共创分享为特征，集科学技术、文化艺术、服务模式的创新于一体，以产业为主要服务对象，是科技成果转化为现实生产力的关键环节，正有力支撑并引领新一轮产业革命。

2013年8月，中国工程院启动了“创新设计发展战略研究”重大咨询项目，组织近20位院士、100多位专家进行研究。经过两年多的广泛调研和深入研究，项目研究取得了重要成果。项目组提出的“大力发展创新设计的建议”得到了党中央和国务院的高度重视，在国内外制造业界引起了强烈反响；“提升创新设计能力”作为国家创新驱动发展战略的重要组成部分和提高中国制造业创新能力的重要举措，已经列入了《中国制造2025》国家战略规划。

鉴于材料对于设计具有无法替代的重要作用，“材料创新设计”研究成为“创新设计发展战略研究”重大咨询项目中的一个重要课题。该课题组织了近50位院士和专家，历时两年对我国材料创新设计进行了深入研究，最终将研究成果集结成书。

本书包括“创新设计与材料的关系”“材料是创新设计的物质基础”“创新设计是材料的发展引擎”“从材料到器件：创新研制的融合发展”、“材料创新设计路线图”以及“材料创新设计发展与展望”六个章节，明确提出材料的设计、构件的设计乃至系统的设计将和整个制造充分融合，形成一体化、数字化、智能化、网络化的发展趋势。在材料、设计和制造三者的关系中，设计是核心、是灵魂，材料是基础，制造是关键和保障。设计以社会需求为根本出发点，促进科技与文化的结合，加速新材料的研发、制造和应用，实现产品使用价值与文化价值的有机统一。设计将催生新技术、新工艺、新产品，满足新需求。因此，在知识网络时代，设计在支撑材料发展的同时，也将引领材料的创新与发展。

本书根据社会需求的演变与创新设计的特点，重点选择与我们未来社会发展和人类需求紧密相关的新型结构材料、信息材料、能源与环境材料、生物医用材料、碳基复合材料、超常材料等绿色、智能、环境友好、可循环利用材料进行分析；本着“材要成器，器要好用”的理念，围绕国家重大战略和重大工程，使用先进的创新设计和工艺，形成提升中国制造业创新水平、提高人们生活质量、改变民众生活方式的创新性材料、器件和产品，编制出材料创新设计的路线图，以期能够为各级政府科学决策，制定发展规划和各项政策提供有益参考；对企业制定发展战略和提升自主创新设计能力有所帮助。

本书在编写过程中，得到了来自政产学研用的专家学者的积极关注、参与和支持，尤其是来自中国工程机械学会、中国科学院武汉文献情报中心、装甲兵工程学院、西北工业大学、北京航空航天大学、浙江大学、上海交通大学、同济大学等单位的专家、研究团队的支持。感谢他们给予的全力支持及所做出的重要贡献；衷心感谢中国工程院对创新设计战略咨询项目多年来给予的经费支持和研究帮助。浙江大学出版社对本书的出版充分重视，责任编辑对书稿做了细致、专业的审校，在此一并表示衷心的感谢。

由于编著者水平有限，错误疏漏之处在所难免，敬请读者批评指正。