保溫鋼管材料的組成、結構、性能、服役行為是材料研究的四大要素，傳統的材料研究以實驗室研究為主，是一門實驗科學。但是，隨著對材料性能的要求不斷的提高，材料學研究對象的空間尺度在不斷變小，只對微米級的顯微結構進行研究不能揭示材料性能的本質，納米結構、原子像已成為材料研究的內容，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，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境的相互作用及其對材料性能的影響。隨著材料應用環境的日益復雜化，材料服役行為的實驗室研究也變得越來越困難。總之，計算材料學的發展與計算機科學與技術的迅猛發展密切相關。從前，即便使用大型計算機也極為困難的一些材料計算，如材料的量子力學計算等，現在使用微機就能夠完成，由此可以預見，將來計算材料學必將有更加迅速的發展。另外，隨著計算材料學的不斷進步與成熟，材料的計算機模擬與設計已不僅僅是材料物理以及材料計算理論學家的熱門研究課題，更將成為一般材料研究人員的個重要研究工具計算材料學涉及材料的各個方面，如不同層次的結構、各種性能等，因此有很多相應的計算方法。在進行材料計算時，首先要根據所要計算的對象、條件、要求等因素選擇適當的方法。要想做好選擇，必須了解材料計算方法的分類。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構，材料的用途不同，決定其性能的微觀結構尺度會有很大差別。例如，對結構材料來說，影響其力學性能的結構尺度在微米以上，而對于電、光、磁等功能材料來說可能要小到納米，甚至是電子結構。因此，計算材料學的研究對象的特征空間尺度是從埃到米。時間是計算材料學的另一個重要的參量。對于不同的研究對象或計算方法，材料計算的時間尺度可從1015（如分子動力學方法等）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、時間尺度的研究對象，均有相應的材料計算方法。美國“材料基因組計劃”的核心理念旨在建立一個新的以計算模擬和理論預測優先、實驗驗證在后的新材料研發“文化”，從而取代現有的以經驗和實驗為主的材料研發的模式。在計算材料物理與量子化學方法的不斷發展以及計算機軟硬件技術不斷進步的今天，我國目前新材料研發大多數仍依賴于傳統的以實驗為主的“試錯法”（ty-and-error），效率低，周期長。大多數材料計算局限于單一性的模擬和性能數據預測，作業提交和監控，計算處于分散狀態的離線計算模式，算法程序和數據未能有效集成，限制了開展基于大規模、多流程、高通量的材料計算目前，我國“材料基因組計劃”相關高通量材料集成計算基礎設施的建設方面，與國外交流還不夠，認識還停留在對一些工具的理解上。高通量材料集成計算與相關數據庫基礎設施和工具的a建設和研發，是開展材料基因組計劃的關鍵。

    沒有很好的工具、平臺及數據庫的支撐，材料計算與模擬仍將是分散、小規模的。這種局限于各課題組的高通量平臺及數據庫，限制了開展基于大規模、多流程、高通量的材料計算和加快新材料研發的步伐。傳統的表面技術，隨著科學技術的進步而不斷創新。在電弧噴涂方面，發展了高速電弧噴涂，使噴涂質量大大提高。在等離子噴涂方面，已研究出射頻感應藕合式等離子噴涂、反應等離子噴涂、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合電刷鍍技術。在涂裝技術方面開發出了粉末涂料技術。在黏結技術方面，開發了高性能環保型黏結技術、納米膠黏結技術、微膠囊技術。在高能束應用方面發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。在離子注入方面，繼強流氮離子注入技術之后，又研究出強流金屬離子注入技術和金屬等離子體浸沒注入技術。在解決產品表面工程問題時，新興的表面技術與傳統的表面技術相互補充，為表面工程工作者提供了寬廣的選擇余地。