Les classifications.

Le terme générique de « matériau » recouvre trois grandes familles : les matériaux bruts, tels les produits de carrière ou les matériaux de construction (pierre, sables, granulats, etc.) ; les matériaux structurels (aciers, verres, ciments, matières plastiques, etc.) ; les matériaux supports, comme le silicium (pour les semi-conducteurs) ou le cuivre (pour les conducteurs). On peut affiner ce classement. Ainsi, les matériaux structurels peuvent encore être subdivisés en trois groupes : les métaux et alliages ; les produits inorganiques non métalliques, dont deux grandes familles sont les verres et les céramiques, auxquels on peut adjoindre les ciments et bétons ; enfin, les matériaux organiques, dominés par les polymères et les plastiques. Chacun de ces trois pôles permet de réaliser et de développer des composites aux propriétés spécifiques à l'usage envisagé : c'est le cas, pour les matériaux organiques, les biomatériaux, compatibles avec les tissus du corps et aptes à la réalisation de prothèses médicales.

La science des matériaux.

La physique des solides, née de la cristallographie, a permis de voir les matériaux de l'intérieur, d'en analyser la composition, l'architecture, aussi bien dans le cas idéal (le cristal parfait) qu'à travers des exemples concrets. On a ainsi compris comment des « défauts » affectent la structure de certains cristaux et, surtout, comment il est possible d'en tirer profit. Aujourd'hui, la science des matériaux étudie les solides sous l'angle de leurs propriétés tant mécaniques (résistance aux contraintes, etc.) que physiques (transparence, magnétisme, conductivité, etc.) ou chimiques (oxydoréduction, résistance à la corrosion ou à la chaleur, etc.). Cette pluridisciplinarité tend à abolir les frontières entre domaines : les matériaux composites, où, par exemple, polymères et métaux, bien que souvent concurrents, peuvent se trouver combinés, en sont un exemple significatif.

La création de nouveaux matériaux.

Le besoin de réaliser un objet aux caractéristiques précises amène donc les chercheurs à définir a priori les propriétés exigées du matériau, à l'inventer à partir de la fonction à remplir : les matériaux sont fabriqués « sur mesure », élaborés en même temps que la pièce, en utilisant au mieux ses caractéristiques physiques (composition, structure, etc.). Tel pourrait être le cas de la triple structure de fibres de carbone, de carbure de silicium et de silice faisant office de bouclier thermique sur un futur avion spatial. Ces matériaux thermo-structuraux sont conçus pour assurer en même temps la protection thermique et la structure porteuse de l'engin.

La démarche inverse reste aussi valable. Lorsque sont découverts des matériaux aux propriétés originales, les chercheurs se mettent en quête d'applications potentielles. Ainsi a été exploité le fait que certains matériaux changent de forme avec les variations de température, propriété utilisée pour la réalisation d'antennes de satellites à mémoire de forme, qui se déplient sous la chaleur du Soleil.