非均質(zhì)材料（非均質(zhì)梯度材料）是1987年由日本科學(xué)家新野正之等首先提出的新概念和新思想，其兩側(cè)由不同性能的材料組成，以對付苛刻的使用環(huán)境；而中間部分的組成和結(jié)構(gòu)又是連續(xù)變化的，使其內(nèi)部界面消失，以減小和克服結(jié)合部位的性能不匹配因素。現(xiàn)今國際上通稱這類材料為Frunctionally Graded Materials（FGM）。由于具有均質(zhì)和復(fù)層材料所不具備的許多優(yōu)點，故FGM已引起了國內(nèi)外材料業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的極大興趣和密切關(guān)注。近年來，世界上許多國家相繼開展了對FGM的研究工作并取得了一定的進(jìn)展。在光學(xué)領(lǐng)域，非均質(zhì)梯度材料已經(jīng)用于非線性光電子材料，通過把具有電光學(xué)、磁光學(xué)效果的材料加入到光學(xué)材料中的辦法，可以使新的光學(xué)部件和光記憶材料的制造成為可能。動物的牙齒、骨頭、關(guān)節(jié)等都是無機(jī)材料和有機(jī)材料的完美結(jié)合，重量輕、韌性好、硬度高。用非均質(zhì)梯度材料制作的牙齒、關(guān)節(jié)等，可以較好地接近上述要求�，F(xiàn)在，利用高性能的分離膜和催化劑，將構(gòu)造比較簡單的化合物合成化學(xué)工業(yè)原料的研究已經(jīng)開始，研究中所使用膜、催化劑及反應(yīng)容器，都可以用非均質(zhì)梯度材料來制造。非均質(zhì)梯度材料也非常適合制造電子元件，通過調(diào)整材料的組成，使其梯度化，壓電系數(shù)和溫度系數(shù)等性能可以得到最恰當(dāng)?shù)姆峙�，漂移和噪聲問題也可解決，使性能得到提高。更重要的是它將性能各異的材料按照設(shè)計的意愿在結(jié)構(gòu)內(nèi)部非均勻、連續(xù)地合成新型材料，將新材料的研制帶人了材料設(shè)計的更高層次。由于高速飛行器要求材料具有高強(qiáng)度、耐熱、耐腐蝕、耐氧化，又要求有良好的熱傳導(dǎo)和易加工性，過去解決的辦法是在金屬表面鍍上陶瓷膜來滿足這種性能要求，但鍍膜時兩種材料結(jié)合處存在嚴(yán)重的界面效應(yīng)。而FGM是指沿著某一方向其物理、化學(xué)、生物等單一或復(fù)合性能發(fā)生連續(xù)或階梯變化，以適應(yīng)不同環(huán)境，實現(xiàn)某種特殊功能的先進(jìn)材料。FGM這種非均勻材料一般由分別能承受極高溫度的工程陶瓷和能承受機(jī)械載荷的金屬復(fù)合而成，構(gòu)成FGM組分的顯微結(jié)構(gòu)（陶瓷、金屬、無機(jī)或有機(jī)物，纖維和顯微氣孔等）不僅是連續(xù)分布，而且是可以控制的。從宏觀上看，各組分材料的體積含量在空間位置上是連續(xù)變化的，因此其復(fù)合材料的熱物性參數(shù)是空間位置的函數(shù)，與傳統(tǒng)的復(fù)合材料層合板相比，由于這類材料的力學(xué)和熱學(xué)參數(shù)沒有突變，可緩解應(yīng)力集中并優(yōu)化熱應(yīng)力分布。劉書田等提出了基于均勻化理論的FGM優(yōu)化設(shè)計方法，其利用均勻化理論建立復(fù)合材料宏觀性能與微結(jié)構(gòu)表征量之間的關(guān)系，通過數(shù)學(xué)規(guī)劃技術(shù)確定微結(jié)構(gòu)表征量沿梯度方向的分布規(guī)律。結(jié)果表明：在.FGM設(shè)計與制備中，分層數(shù)量對材料功能（應(yīng)力緩和）有較大影響，但存在一個使得這種影響飽和的數(shù)值。因此，F(xiàn)GM可適當(dāng)分層，而不必選用很多層。