保溫鋼管材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能、服役行為是材料研究的四大要素，傳統(tǒng)的材料研究以實(shí)驗(yàn)室研究為主，是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。但是，隨著對材料性能的要求不斷的提高，材料學(xué)研究對象的空間尺度在不斷變小，只對微米級的顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究不能揭示材料性能的本質(zhì)，納米結(jié)構(gòu)、原子像已成為材料研究的內(nèi)容，對功能材料甚至要研究到電子層次。因此，材料研究越來越依賴于測試技術(shù)，研究難度和成本也越來越高。另外，服役行為在材料研究中越來越受到重視，服役行為的研究就是要研究材料與服役環(huán)境的相互作用及其對材料性能的影響。隨著材料應(yīng)用環(huán)境的日益復(fù)雜化，材料服役行為的實(shí)驗(yàn)室研究也變得越來越困難?？傊?jì)算材料學(xué)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的迅猛發(fā)展密切相關(guān)。從前，即便使用大型計(jì)算機(jī)也極為困難的一些材料計(jì)算，如材料的量子力學(xué)計(jì)算等，現(xiàn)在使用微機(jī)就能夠完成，由此可以預(yù)見，將來計(jì)算材料學(xué)必將有更加迅速的發(fā)展。另外，隨著計(jì)算材料學(xué)的不斷進(jìn)步與成熟，材料的計(jì)算機(jī)模擬與設(shè)計(jì)已不僅僅是材料物理以及材料計(jì)算理論學(xué)家的熱門研究課題，更將成為一般材料研究人員的個(gè)重要研究工具計(jì)算材料學(xué)涉及材料的各個(gè)方面，如不同層次的結(jié)構(gòu)、各種性能等，因此有很多相應(yīng)的計(jì)算方法。在進(jìn)行材料計(jì)算時(shí)，首先要根據(jù)所要計(jì)算的對象、條件、要求等因素選擇適當(dāng)?shù)姆椒āＲ胱龊眠x擇，必須了解材料計(jì)算方法的分類。目前，主要有兩種分類方法：一是按理論模型和方法分類；二是按材料計(jì)算的特征空間尺寸（characteristicspacescale）分類。

    保溫鋼管材料的性能在很大程度上取決于材料的微觀結(jié)構(gòu)，材料的用途不同，決定其性能的微觀結(jié)構(gòu)尺度會(huì)有很大差別。例如，對結(jié)構(gòu)材料來說，影響其力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)尺度在微米以上，而對于電、光、磁等功能材料來說可能要小到納米，甚至是電子結(jié)構(gòu)。因此，計(jì)算材料學(xué)的研究對象的特征空間尺度是從埃到米。時(shí)間是計(jì)算材料學(xué)的另一個(gè)重要的參量。對于不同的研究對象或計(jì)算方法，材料計(jì)算的時(shí)間尺度可從1015（如分子動(dòng)力學(xué)方法等）到年（如對于腐蝕、蠕變、疲勞等的模擬）。對于具有不同特征空間、時(shí)間尺度的研究對象，均有相應(yīng)的材料計(jì)算方法。美國“材料基因組計(jì)劃”的核心理念旨在建立一個(gè)新的以計(jì)算模擬和理論預(yù)測優(yōu)先、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在后的新材料研發(fā)“文化”，從而取代現(xiàn)有的以經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)為主的材料研發(fā)的模式。在計(jì)算材料物理與量子化學(xué)方法的不斷發(fā)展以及計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)不斷進(jìn)步的今天，我國目前新材料研發(fā)大多數(shù)仍依賴于傳統(tǒng)的以實(shí)驗(yàn)為主的“試錯(cuò)法”（ty-and-error），效率低，周期長。大多數(shù)材料計(jì)算局限于單一性的模擬和性能數(shù)據(jù)預(yù)測，作業(yè)提交和監(jiān)控，計(jì)算處于分散狀態(tài)的離線計(jì)算模式，算法程序和數(shù)據(jù)未能有效集成，限制了開展基于大規(guī)模、多流程、高通量的材料計(jì)算目前，我國“材料基因組計(jì)劃”相關(guān)高通量材料集成計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)方面，與國外交流還不夠，認(rèn)識還停留在對一些工具的理解上。高通量材料集成計(jì)算與相關(guān)數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)設(shè)施和工具的a建設(shè)和研發(fā)，是開展材料基因組計(jì)劃的關(guān)鍵。

    沒有很好的工具、平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫的支撐，材料計(jì)算與模擬仍將是分散、小規(guī)模的。這種局限于各課題組的高通量平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫，限制了開展基于大規(guī)模、多流程、高通量的材料計(jì)算和加快新材料研發(fā)的步伐。傳統(tǒng)的表面技術(shù)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷創(chuàng)新。在電弧噴涂方面，發(fā)展了高速電弧噴涂，使噴涂質(zhì)量大大提高。在等離子噴涂方面，已研究出射頻感應(yīng)藕合式等離子噴涂、反應(yīng)等離子噴涂、用三陰極槍等離子噴槍噴涂及微等離子噴涂。在電刷鍍方面研究出摩擦電噴鍍及復(fù)合電刷鍍技術(shù)。在涂裝技術(shù)方面開發(fā)出了粉末涂料技術(shù)。在黏結(jié)技術(shù)方面，開發(fā)了高性能環(huán)保型黏結(jié)技術(shù)、納米膠黏結(jié)技術(shù)、微膠囊技術(shù)。在高能束應(yīng)用方面發(fā)展了激光或電子束表面熔覆、表面淬火、表面合金化、表面熔融等技術(shù)。在離子注入方面，繼強(qiáng)流氮離子注入技術(shù)之后，又研究出強(qiáng)流金屬離子注入技術(shù)和金屬等離子體浸沒注入技術(shù)。在解決產(chǎn)品表面工程問題時(shí)，新興的表面技術(shù)與傳統(tǒng)的表面技術(shù)相互補(bǔ)充，為表面工程工作者提供了寬廣的選擇余地。