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海洋牧场化技术，充分体现出现代高科技的综合『性』。建设海洋牧场，首先要考虑环境的控制。现有的技术是采用喷流系统、海底潜流、人工涌升流和水泵提水等控制海水中营养盐的含量，调节水温，减少水体中的有机质和病菌；用太阳光集光装置和人工养殖方法，增加海水中海藻的数量，改善水环境和为幼鱼提供饵料。
（2）海水淡化技术
蒸馏法虽然是一种古老的方法，但由于技术不断地改进与发展，该法至今仍占统治地位。蒸馏淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原理如同海水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨，而雨是不带咸味的。根据设备及具体流程的不同，蒸馏法又分为太阳能蒸馏法、立式长管蒸馏法、蒸汽压缩蒸留法、多极闪急蒸馏法等。此外，以上方法的组合也日益受到重视。
电渗析法是将具有选择透过『性』的阳膜与阴膜交替排列，组成多个相互独立的隔室，海水中的阴阳离子分别透过阳膜与阴膜，从而使一隔室海水被淡化，而相邻隔室海水被浓缩，淡水与浓缩水得以分离。电涌渗析法水仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。
反渗授法是利用只允许溶利透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。
反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。
（3）海洋矿产开发技术
海洋矿产资源勘探开发技术，特别是深海矿产资源勘探开发技术，是一项高技术密集型产业，涉及到地质、海洋、气象、机械、电子、航海、采矿、运输、冶金、化工、海洋工程等许多学科和工业部门。
1海洋石油、天然气的勘探与开采
海洋石油、天然气，是指蕴藏在海底地层中的石油与天然气。海底油气的勘探阶段，要经过地质调查、地球物理勘探、钻探三个步骤。地质调查是指在沿岸地质构造调或分析的基础上，用回声测探仪或航空拍照的资料来研究海底地质、地形的特点。完成地质调查后，就要对可能形成储油构造的海区进行地球物理勘探。这是寻找海底石油最基本的方法，主要包括重力、磁力、人工地震等勘探方式。地球物理勘探的结果只是理论上说明海底储油构造的存在与否，至于海底是否有石油，还要取决于最后一步……钻探。分析钻探取得的岩芯，就可以得出油层的变化规律、『性』质以及分布情况，从而完成勘探阶段的使命而进入开采阶段。
2大洋锰结核的调查与开采
大洋锰结核又称大洋多金属结核，呈结核状，成分以锰为主，且富含多种其它有『色』金属，如镍、铜、钴等，总组成元素多达近80种，预计21世纪，大洋锰结核将成为世界重要的『色』金属来源。
大洋锰结核的开采技术，目前比较成熟、可行的有水力提升式采矿技术与空气提升式采矿技术两种。水力提升采矿技术是通过由采矿管、浮筒、高压水泵和集矿装置四部分组成的系统实现的。这种技术在80年代中期就已达到日产500吨的采矿能力。空气提升式采矿技术与水力提升式采矿技术大体相同，区别仅在于船上将有大力功率高压气泵代替水泵。这种技术的优势是能在水深超过5000米的海区作业，目前已具有日采300吨锰结核的采矿能力。
2。环境科学技术
（1）重建的尝试：从认识污染到治理污染
要解决面临的环境危机，人类首先得弄清楚环境问题的由来及环境污染的实质，生态学和地球化学的研究为此提供了基础。
一般地，生态系统内部的能量流动是单向不可逆的，从低营养级流向高营养级。由于能量在营养级间和各营养级内的耗损，大约只有10％的能量能够从上一营养级流到下一营养级。
物质的代谢过程则与能量的流动有较大的区别，从整个生物圈来说，物质的代谢是一个闭合的循环，大体沿着非生物→生物→非生物的路径周而复始，不同的物质元素代谢的过程又千差万别，诸如气候、地质、生物等各种条件都影响到物质代谢的周期。
在一个成熟的生态系统内部，存在着自我调节的机制。正常情况下，能量和物质的流动保持着动态的平衡，虽然有起伏波动，但不致破坏系统的稳定。一旦外界的干扰（自然灾变或是人为因素）破坏了生态系统的自我调节，能量或是物质代谢出现障碍，就出现了环境问题。
找到环境问题的症结不是环境科学的最终目的，治理污染、改善我们的生存环境才是根本。按照一般的划分，环境污染分为大气污染、水污染、固体废弃物污染等。汽车尾气是大气污染的重要来源。目前，在汽车上安装电控喷嘴和新一代的催化转代装置以提高发动机的效率和减少尾气中的致酸雨成分，以达到控制污染的目的。美、日、德则相继研制出新一代〃零排放〃的汽车，这种汽车的尾气中不含或含有微量的有害成分，但如何降低成本，实现规模化生产是一难题。城镇居民使用煤取暖做饭是造成我国大气质量不断下降的主要原因之一，采用天然气『液』化技术，推广天然气的覆盖率是改善大气质量的重要举措。在污水的处理方面，有物理、化学和生物三种方法。
（2）可持续发展：社会发展的必由之路
可持续发展不是一门学科，而是一项庞大的系统工程，但因可持续发展理论的提出即源于环境保护的思想，其宗旨在于从根本上改变社会发展与环境保护方之间的对立。因此认为可持续发展即是广义的环境科学并不为过。
按照世界环境和发展委员会（wecd）的定义，可持续发展是〃即满足当代人又不危及后代满足其需要的发展〃。这个定义虽然很简洁却有着深刻的内涵，是一个涉及经济、社会文化、技术与自然环境的综合概念。它包括三个方面：自然资源与生态环境的可持续发展经济的可持续发展、社会的可持续发展。因此可持续发展不仅涵盖了原有的环境科学研究的范围，更从社会的经济、文化、伦理道德、法制等方面来分析和解决环境问题，力图在保护环境与促进社会发展之间找到最优的结合部。
可持续发展将环境保护的事业纳入整个社会，而不是孤立地依靠企业和某些职能机构。可持续发展认为，环境污染是一个涉及到全人类社会的问题，它的解决不是单纯的技术上的问题，如果没有公众的参与，环境保护只能是一句空洞的口号。因此，建立新的伦理道德观念取代现有的〃人类中心主义〃，唤醒公众的环境意识是可持续发展的主要研究课题，也是原有的环境科学最为忽略的问题。
可持续发展的思想为人们通向新的世纪指明了方向。人类的生死存亡完全取决于能否在这个方向上找到出口。新世纪的钟声即将来临，人们需要作出慎重的选择。
三、材料科学技术
1。金属材料
由于金属材料通常集高强度、高刚度、高韧『性』、高耐磨『性』以及高耐热『性』等优点于一身，因而它是其它材料所难以完全取代的。同时，现代高新技术的发展，也深刻地促进了金属材料的进一步发展，拓展了许多有别于传统金属材料的新的发展领域，出现了许多具有独特『性』能和用途的新型金属材料。
（1）非晶态金属合金
新型材料具有许多不寻常的『性』能：
强韧兼备的力学『性』能。非晶态合金的强度和硬度能高达4000n/mm2，超过了超高强度的工具钢，同时韧『性』又很好，非晶合金薄带可以反复弯曲180。而不断；
高电阻、低温度系数的电学『性』能。通常的晶态金属合金的电阻率是随温度升高而升高的，即其电阻温度系数大于零。而非晶态合金的电阻温度系数可以由正到负在很大的范围内变化，因此可望用非晶态合金制备出具有高电阻率和低电阻温度系数的材料；
高导磁、低铁损的软磁特『性』。铁基非晶态合金具有比较高的饱和磁化强度，其矫顽力和损耗都比一般晶态的铁基材料低，可代替变压器的中硅钢片，『性』能极为优越。非晶态合金的这种高导磁率、高磁感、低铁损、低矫顽力的特征，成为目前金属材料应用广泛，同时研究得最多的重要领域；
耐强酸、强碱腐蚀的化学特『性』。在晶态金属中，耐腐蚀『性』能较好的是不锈钢，而计多非晶态合金的耐腐蚀『性』能比最好的不锈钢还要高出100倍。
（2）形状记忆合金
形状记忆合金开创了一种新型的工程连接法，大量应用于工程领域的管接头和紧固件上。如用形状记忆合金加工成内径比连近的管外径小4％的套管，然后在『液』氮温度下将套管扩径约8％，装配时将这种套管从『液』氮中取出，把欲连管从两端『插』入，当温度升高至常温时，套管收缩即形成紧固密封。这种连接方式，接触紧密，能防渗漏，装配时间短，远胜于焊接，特别适用于航空、航天、核工业及海底输油管道等危险场合。其次，形状记忆合金的形状记忆效应和超弹『性』还可以广泛用于医学领域。
形状记忆合金是一种集感知和驱动双重功能于一体的新型材料，可广泛用于各种自动调控装置。如形状记忆薄膜和细丝可能成为未来超微型机械手和机器人的理想材料。
（3）刚柔相济的超塑『性』合金
金属合金在特定的情况下（一定的组织结构、一定的温度条件、较慢的应变速率等）可能像麦芽糖一样在外力作用下发生粘滞『性』变形，达到非常大的变形量而不破裂，这就是金属合金的超塑『性』现象，可达到百分之几千，而普通结构钢延伸率则仅能达到百分之几十。超塑『性』现象的实际应用，首先是大大减轻了压力加工设备的重量，简化了工序，节省了能源。其次，超塑『性』成形，使得许多形状复杂、难以成型的材料及低塑『性』甚至脆『性』材料的变型成为可能。再有，在超塑状态下使用固相材料接合时，可以大大降低压接难度，提高压接质量。此外，在超塑状态下变形时，金属的流动『性』能极好，可获得尺寸精密、公差准确的产品。
2。陶瓷材料
陶瓷材料，是人类最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料，有着悠久的历史。先进陶瓷的出现与现代工业和高技术密切相关，它在许多方面破了传统陶瓷的概念和范畴。
传统陶瓷的制备工艺比较稳定，对显微结构的要求并不十分严格，而行进陶瓷则必须在粉体的制备、成型、烧结方面采取许多特殊的措施，有时甚至需要采用当代先进技术所能达到的极限工艺条件进行制备，并且结材料的显微结构的控制非常重视；传统陶瓷主要应用于制造日用和器皿、卫生洁具等生活用品，而先进陶瓷则主要用于工业技术，特别是高技术方面。
因此，无论从材料本身的『性』能，或是材料所采用的制备技术来看，先进陶瓷已成为陶瓷科学和材料学以及工程技术方面非常活跃、极富挑战『性』的前沿研究领域。
3。高分子材料
高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘