1.2. Количество материалов.

В Периодической системе Д. И. Менделеева в настоящее время содержится 110 химических элементов. По основным свойствам элементы подразделяют на металлы, переходные элементы, неметаллы, инертные газы. Среди металлов следует выделить группу радиоактивных элементов, работа с которыми проводится в соответствии с правилами международных организаций. Инертные газы либо не образуют химических соединений, либо их соединения являются малостойкими. Реально для получения материалов могут быть использовано 86 химических элементов. По количеству химических элементов входящих в состав материала последние следует разделить на одноэлементные, двухэлементные, трёхкомпонентные, четырёх и более компонентные. Примером одноэлементного материала является монокристалл кремния высокой степени чистоты, из которого вырезаются пластинки для электронных устройств (чипы). Научной основой создания материалов на основе нескольких химических элементов являются диаграммы состояния соответствующих двух, трёх, четырёх и более компонентных систем. При сочетании 86 химических элементов по два элемента получится 3655 бинарных систем, большинство из которых изучено и их диаграммы построены. Сочетание элементов по три приведёт приблизительно к 10⁵ тройным системам. Всех видов систем, включая более многокомпонентные системы, получается приблизительно 6.6 × 10²³. В настоящее время полностью или частично изучено приблизительно 10 000 систем. Изучение фазовых равновесий и построение диаграмм состояния длительный и трудоёмкий процесс. Данная область исследований является предметом физико-химического анализа (тема 2).

Химические взаимодействия элементов во многих системах приводят к образованию химических соединений. В соответствии с формулой материаловедения «состав – структура – свойства» состав и структура соединений являются основой формирования свойств. Самостоятельной областью исследований, в том числе и материаловедческих, является синтез новых соединений и установление их структуры. В мире имеется несколько баз данных по структурам неорганических соединений, наиболее известная из которых международная база данных PDF. В базе собраны сведения более чем по 300 000 структур соединений. Причём в картотеку собираются данные преимущественно, по основным типам структур, так что общее число неорганических соединений заметно больше.

По различным оценкам общее количество известных соединений и их сочетаний, которые потенциально могут быть использованы для создания материалов, составляет около 10 миллионов. Исследования в области разработки материалов интенсивно проводятся во всех развитых странах и каждые 8 – 10 лет количество информация удваивается. Для того чтобы полученные в лабораториях соединения и композиции стали используемыми материалами необходимы выполнения двух основных условий: обеспечение воспроизводимости свойств у созданных материалов и их экономическая конкурентная способность. Экономический фактор определяет то, что во многих отраслях создаются материалы на основе природных минералов. Критические оценки показывают, что человечество использует приблизительно 65 000 материалов. Именно экономическими причинами объясняется тот факт, что до настоящего времени во многих отраслях создаются материалы на основе природных минералов.

К началу 21 века человечество использует приблизительно 65 000 материалов.