金属材料中灰铸铁和粉末冶金材料是普遍应用的材料。灰铸铁是一种广泛使用的工程材料，其生产成本低，并且有许多优良的性能，如优良的减振性、较高的耐磨性、极好的铸造工艺性和切削加工性，所以目前是工业上应用最广泛的一类铸铁。粉末冶金是一种通用工艺，具有广阔的应用前景。汽车中的一些总成或部件，诸如发动机、变速器及底盘等都装有许多粉末冶金零件。
粉末冶金还应用于农业机械、航天等领域，以及用于制造小型与大型器具、办 公机械、电气仪表、草场和庭园设备、锁与小五金零件、医疗设备、越野机械、电动与手动工具、体育用品及自动记录仪器等。这两种材料由于其工艺特点，表面力学性能较差，灰铸铁在铸造过程中，由于合金凝固收缩和析出溶解在合金液内的气体，往往在铸件中形成肉眼难以发现的疏松和针孔，导致铸件在液体气体压力下产生局部渗漏，产生内部疏松、气孔等缺陷，从而使其性能受到影响。粉末冶金是用成形-烧结法制造材料与制品的技术，因而粉末冶金件内部孔隙度较大，表面性能较差。若能对这两种材料进行表面改性，对提高其寿命，改善其表面性能具有重要意义。
自然界存在多种优良性能的天然生物材料，例如植物中竹、木、荷叶及动物的骨、肌腱、韧带、贝壳等。组成生物天然复合材料的原始材料（成分）从 多糖到各种各样的蛋白质、无机物和矿物质，虽然这些原始材料的力学性质并不好，但是这些材料通过优良的复合与构造，形成了具有很高强度、刚度以及韧性的生物天然复合材料 。天然生物材料由于长期进化的结果，形成了适应环境的优良结构和性能，其结构之精细，功能之优异，都为我们进行材料的制备和表面改性提供了天然的蓝本。天然生物材料是由无机物和有机物经过分子自组装而形成的复杂的多级结构。生物体总是从分子/生物大分子自组装形成细胞器/细胞，细胞间相互识别聚集形成组织，从组织再到器官，最后到单个的生物体，甚至生物个体生存也依赖于群体中个体通过一定的识别/自组织/协同等作用。自然界告诉我们复杂功能的实现大多经历从小到大（bottom-up）的多尺度分级有序自组织/协同过程。生物分级复合结构，由于在纳米和微米尺寸下的周期结构，使其力和稳定性能相对优于其它技术系统。除此之外，为了适应特定的环境，系统能通过变化结构的周期性去优化结构来调整它们的机械性能。