本號宗旨
至少二十多年前開始，新材料（例如鋁合金、陶瓷、塑料、納米材料等）會代替鋼鐵材料，成為新的基礎材料，一直是材料領域熱議的問題，每當有一種新的材料被發現，總有媒體會推波助瀾一波。
但事實上，真正從事材料研究的人很清楚，以現有研發體系所能探知的材料，想要代替鋼鐵材料其實是很難的。冶金領域多位院士也反覆闡述過，目前，鋼鐵材料是無法被替代的。
其原因是什麼呢？
因為要想成為基礎材料，必須要滿足三個條件：
（1）原材料易開採，且廣泛存在；
（2）主元素或主成分可以回收再生產，實現循環；
（3）潛在性能要足夠寬，例如既可以做成高強度材料，又可以做成韌性材料。
第一條是為了滿足規模性和經濟性的要求，這是成為基礎材料被廣泛使用的前提；
第二條是為了滿足可持續使用的要求，如果無法循環，勢必會形成資源恐慌和枯竭，進而不滿足第一條；
第三條是為了滿足製作不同工具的需要，在文章（ ）中講到，基礎材料的生產是為了通過離散型製造業，做成多樣化、精細化的工具，從而進一步提升生產力，如果潛在性能不夠寬，很難滿足工具多樣化的需求。
如果把報道中被人們反覆提到的潛在基礎材料分下類，按照材料性能是如何產能的，可以分為基材型材料和結構型材料。
基材型材料是以某種元素或化合物為基材，通過摻雜其他元素或化合物，實現不同的材料性能，金屬類、陶瓷類等都屬於這一類；
結構型材料是由於某種特定結構，從而是材料達到某種特定的性能，石墨烯、納米材料等都屬於這一類，其本身的元素構成並不特殊，但可以通過特殊的微觀結構實現特殊的性能。
通過這個分類，對照基礎材料的要求，基本上可以認定，結構型材料是很好的功能材料，在特定場景下會發揮很好的作用，但無法成為基礎材料，因為不滿足第三條，由於功能的特異性也決定其犧牲了潛在性能的寬度。
如果把基材型材料再分下類，按照基材組成可以分為單質基材和化合物基材。
單質基材型材料是以單一元素作為基材，例如鋼鐵、鋁合金等；（鋼鐵材料本身也是一種鐵基材料的合金，與通常認為的鐵合金的概念不同）
化合物基材型材料是以化合物作為基材，例如陶瓷、水泥等。
通過這個分類，對照基礎材料的要求，基本上可以認定，化合物基材型材料雖然有一定可能性拓展其潛在性能，但由於其化合物基材的特點，決定了其難以實現循環，因為其化合物作為基材，就要求極高的穩定性，因而極大的增加了回收利用的難度。
最後剩下的只有單質基材型材料，這一類材料中，是否有代替鋼鐵材料的元素呢？
首先按照基礎材料第一條的要求篩選一波，查一查地球上各元素的含量。若依質量來排序地殼中含量最豐富的元素,前八個分別是氧（46.6%）、硅（27.7%）、鋁（8.1%）、鐵（5.0%）、鈣（3.6%）、鈉（2.8%）、鉀（2.6%）、鎂（2.1%）；若考慮包括地函及地核的整個地球，含量最豐富的元素前八個分別是鐵（32.1%）、氧（30.1%）、硅（15.1%）、鎂（13.9%）、硫（2.9%）、鎳（1.8%）、鈣（1.5%）及鋁（1.4%）。
將二者取並集，有可能作為單質基材的元素有氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、硫、鎳共10種元素，日常廣泛存在碳元素並不在其中，也間接決定了化工材料難以作為廣泛使用的基礎材料。
對這10種元素的第二步甄別，這就不得不打開元素週期表看一看了。
以上10種元素基本可以分成三類。
第一類是硅、鋁、鈣、鈉、鉀、鎂，這6種元素具有較強還原性，以至於生產過程以電解法為主，或者以更強的還原劑置換還原，這種只能進行還原操作的冶煉工藝決定了作為基材材料，一旦摻入其他元素，在回收過程中幾乎無法分離。這也是為什麼鋁合金、鎂合金的綜合性能比鋼鐵材料要好，並且已經被廣泛使用，但依然難以成為循環材料，進而完全代替鋼鐵材料的原因。
第二類是氧、硫，這兩種材料本身就不是基材材料，在常溫常壓下，一個是氣態，一個是固態粉末狀或塊狀，直接排除。
第三類是鐵、鎳，從基礎材料的必要條件來看，鎳是唯一一種有可能代替鋼鐵材料的金屬材料，三個條件基本都滿足，只可惜儲量有限，從上面儲量數據可以看出，地球上大量的鎳主要儲存在地球深層，地表礦非常稀缺，真正可採儲量僅佔總儲量的10%。由此看來，在發明太空採礦和地心採礦之前，鋼鐵材料作為最主要工業基礎材料的地位，無法撼動。
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