保温钢管材料的组成、结构、性能、服役行为是材料研究的四大要素，传统的材料研究以实验室研究为主，是一门实验科学。但是，随着对材料性能的要求不断的提高，材料学研究对象的空间尺度在不断变小，只对微米级的显微结构进行研究不能揭示材料性能的本质，纳米结构、原子像已成为材料研究的内容，对功能材料甚至要研究到电子层次。因此，材料研究越来越依赖于测试技术，研究难度和成本也越来越高。另外，服役行为在材料研究中越来越受到重视，服役行为的研究就是要研究材料与服役环境的相互作用及其对材料性能的影响。随着材料应用环境的日益复杂化，材料服役行为的实验室研究也变得越来越困难。总之，计算材料学的发展与计算机科学与技术的迅猛发展密切相关。从前，即便使用大型计算机也极为困难的一些材料计算，如材料的量子力学计算等，现在使用微机就能够完成，由此可以预见，将来计算材料学必将有更加迅速的发展。另外，随着计算材料学的不断进步与成熟，材料的计算机模拟与设计已不仅仅是材料物理以及材料计算理论学家的热门研究课题，更将成为一般材料研究人员的个重要研究工具计算材料学涉及材料的各个方面，如不同层次的结构、各种性能等，因此有很多相应的计算方法。在进行材料计算时，首先要根据所要计算的对象、条件、要求等因素选择适当的方法。要想做好选择，必须了解材料计算方法的分类。目前，主要有两种分类方法：一是按理论模型和方法分类；二是按材料计算的特征空间尺寸（characteristicspacescale）分类。

    保温钢管材料的性能在很大程度上取决于材料的微观结构，材料的用途不同，决定其性能的微观结构尺度会有很大差别。例如，对结构材料来说，影响其力学性能的结构尺度在微米以上，而对于电、光、磁等功能材料来说可能要小到纳米，甚至是电子结构。因此，计算材料学的研究对象的特征空间尺度是从埃到米。时间是计算材料学的另一个重要的参量。对于不同的研究对象或计算方法，材料计算的时间尺度可从1015（如分子动力学方法等）到年（如对于腐蚀、蠕变、疲劳等的模拟）。对于具有不同特征空间、时间尺度的研究对象，均有相应的材料计算方法。美国“材料基因组计划”的核心理念旨在建立一个新的以计算模拟和理论预测优先、实验验证在后的新材料研发“文化”，从而取代现有的以经验和实验为主的材料研发的模式。在计算材料物理与量子化学方法的不断发展以及计算机软硬件技术不断进步的今天，我国目前新材料研发大多数仍依赖于传统的以实验为主的“试错法”（ty-and-error），效率低，周期长。大多数材料计算局限于单一性的模拟和性能数据预测，作业提交和监控，计算处于分散状态的离线计算模式，算法程序和数据未能有效集成，限制了开展基于大规模、多流程、高通量的材料计算目前，我国“材料基因组计划”相关高通量材料集成计算基础设施的建设方面，与国外交流还不够，认识还停留在对一些工具的理解上。高通量材料集成计算与相关数据库基础设施和工具的a建设和研发，是开展材料基因组计划的关键。

    没有很好的工具、平台及数据库的支撑，材料计算与模拟仍将是分散、小规模的。这种局限于各课题组的高通量平台及数据库，限制了开展基于大规模、多流程、高通量的材料计算和加快新材料研发的步伐。传统的表面技术，随着科学技术的进步而不断创新。在电弧喷涂方面，发展了高速电弧喷涂，使喷涂质量大大提高。在等离子喷涂方面，已研究出射频感应藕合式等离子喷涂、反应等离子喷涂、用三阴极枪等离子喷枪喷涂及微等离子喷涂。在电刷镀方面研究出摩擦电喷镀及复合电刷镀技术。在涂装技术方面开发出了粉末涂料技术。在黏结技术方面，开发了高性能环保型黏结技术、纳米胶黏结技术、微胶囊技术。在高能束应用方面发展了激光或电子束表面熔覆、表面淬火、表面合金化、表面熔融等技术。在离子注入方面，继强流氮离子注入技术之后，又研究出强流金属离子注入技术和金属等离子体浸没注入技术。在解决产品表面工程问题时，新兴的表面技术与传统的表面技术相互补充，为表面工程工作者提供了宽广的选择余地。