材料制备工艺 材料制备工艺是发展材料的基础。传统材料可以通过改进工艺提高产品质量、劳动生产率以及降低成本。新材料的发展与工艺技术的关系更为密切。例如，由于外延技术的出现，可以精确地控制材料到几个原子的厚度，从而为实现原子、分子设计提供了有效的手段。快冷技术的采用，为金属材料的发展开辟了一条新路，首先是非晶态的形成，出现了许多性能优异的材料；其次，通过快冷技术得到超细晶粒金属，提高了材料的性能；此外，通过快冷技术发现了准晶态的存在，改变了晶体学中的某些传统观念。许多性能优异、有发展前途的材料，如工程陶瓷、高温超导材料等，由于脆性和稳定性问题及成本太高而不能大量推广 ，这些问题都需要工艺革新来解决。因此，发展新材料必须把工艺技术的研究与开发放在十分重要的位置。现代化的材料制备工艺和技术往往与某些条件密切相联系，如利用空间失重条件进行晶体生长等；此外，强磁场、强冲击波、超高压、超高真空及强制冷却等都可能成为材料制备工艺的有效手段。
检测技术 材料科学的发展在很大程度上依赖于检测技术的提高。每一种新仪器和测试手段的发明创造，都对当时新材料的出现和发展起到了促进作用。1863年，光学显微镜用于金属材料的研究。随后又出现了电子显微镜、扫描电镜、高分辨率电镜 ，其点分辨率在0.2纳米左右 ，足以观察到原子，为研究材料的内部组织结构提供了先决条件。而后又出现扫描透射电镜、扫描隧道显微镜，不但可以观察到原子 ，分析出微小区域的化学成分和结构，还可用来进行原子加工，为在微观结构上设计新材料打下了基础。
检测技术又是控制材料工艺流程和产品质量的主要手段，其中无损检测不但可以检查材料的宏观缺陷，还可监控裂纹的萌生和发展，为材料的失效分析提供了依据。各种检测用传感器，利用物理、化学或生物原理来传递材料在使用和生产过程中所产生的信息，从而达到控制产品质量的目的。随着科学技术的发展，各种检测技术和检测装置不断更新，适应在线、动态及各种恶劣环境测试的检测装置将用于材料的研究和生产中。
计算机辅助设计 利用计算机技术进行材料设计是发展新型材料的重要手段 。材料设计通常分为3个层次 。第一个是微观层次，即运用统计力学与量子力学来研究原子与分子的集体行为。第二个是显微层次，其大小在微米以上，研究的是许多原子或分子在一定范围内的平均性质，如形变、磁性等，一般用连续统计方程来描述。第三个层次是宏观层次，如宏观性能、生产流程与使用性能间的关系，材料的断裂以及微观结构的形成等 。计算机技术可以把3 个层次的因素都考虑在内，通过建立模型，进行计算机模拟，得出符合预期性能的新材料的最佳成分、最佳结构和最合理的工艺流程 。计算机的高速计算能力、巨大的存储能力和逻辑判断能力与人的创造能力相结合，可对材料设计提出创造性的构思方案；可从存储的大量资料中进行检索和方案比较；可在总体设计和局部设计中进行大量的、非常复杂的数学和力学计算；可对设计方案进行综合分析和优化设计，确定设计图样，提供组织生产的管理信息。这种设计方案大大提高了设计质量 ，缩短了设计周期，为开发新材料和新工艺创造了条件。
