能源、材料和信息，是人类社会发展的三大支柱，足见能源和材料工程的重要性。

能源，顾名思义，即能量的来源或源泉，是可以从自然界直接取得的具有能量的物质，或从这些物质中再加工制造出的新物质，是能够产生机械能、热能、光能、电磁能、化学能等各种能量的资源，包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源，以及其他新能源和可再生能源。能源工程就是生产和应用能源的一系列人类活动。

广义来讲，能源来自三个途径：①来自地球以外天体的能量，最主要的是太阳辐射能。②来自地球自身的能量：一种是以热能形式储藏于地球内部的热能和重力能；另一种是海洋和地壳中储藏的核燃料所包含的原子能。③来自地球与其他天体相互作用所产生的能量，如潮汐能等。按照技术开发程度，可将能源划分为常规能源和新能源。按照成因，可将能源划分为一次能源（亦称天然能源）和二次能源（亦称人工能源）。

能源资源的生产与消费对于世界经济和人类文明非常重要。无论是生产商品、提供运输，还是使计算机和其他设备正常运作，所有经济活动都需要能源资源。因此，能源工程一直以来都是人类文明发展的基石之一，没有能源工程就没有现代工业的发展。但随着能源的使用越来越多，能源工程也带来一些环境和社会问题。

材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的物质。材料是人类赖以生存和发展的物质基础。材料的发展标志着社会的进步，社会的发展常常以材料来命名，如“石器时代”“青铜时代”“铁器时代”“新材料时代”等。材料工程就是开采、制备和加工材料的一系列人类活动。

根据成分和物理化学性质，可将材料分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料；根据性能特征，可将材料分为结构材料和功能材料；根据应用领域，可将材料分为电子材料、航空航天材料、建筑材料、生物材料和核材料等。

材料工程为人类提供了日常生产生活不可或缺的材料，同时也不断为人类未来发展提供新的材料。跟能源工程一样，材料工程也是人类文明发展的基石之一。本文将围绕能源工程、材料工程及其交叉领域，选取27个代表工程介绍它们的发展背景、科学原理、发展现状、社会影响和环境评估等内容。