一、仿生學(xué)塑料
在家蠅和蚱蜢堅(jiān)硬的外骨骼中發(fā)現(xiàn)了一種自然昆蟲表皮， 它有足夠輕的重量保證飛行， 足夠薄以保障彈性和足夠的強(qiáng)度以保護(hù)它的身軀。 這種表皮能夠在不增加重量或體積的情況下給軀體提供保護(hù)。 哈佛大學(xué)生物工程研究所工程研究員發(fā)現(xiàn)了一種稱之為 Shrilk 的新材料以復(fù)制昆蟲表皮的強(qiáng)度、 耐用性和多功能性。 Shrilk， 之所以這樣命名是因?yàn)檫@種材料包含了從廢棄的蝦殼（shrimpshells） 和蠶絲（silk） 蛋白的蛋白質(zhì)中提取出的殼質(zhì)， 能夠用來制備可以迅速降解的垃圾袋， 包裝袋和尿布。
作為一種異常堅(jiān)硬， 具有生物相容性的材料， 它也能夠被用于需要承受高載荷的傷口縫合，比如在疝修補(bǔ)或者用作組織再生的支架。
二、超薄鉑
將來， 氫燃料電池汽車可作為清潔的交通工具,但他們?nèi)匀话嘿F的部分原因是他們使用貴金屬鉑,促進(jìn)電池內(nèi)的化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生電能。 快速而低成本的一種新方法沉積超薄層鉑， 可減少燃料電池中使用的金屬催化劑,從而大大降低成本。 當(dāng)前應(yīng)用石墨烯鉑的主要方法——原子層沉積， 低效而復(fù)雜。 根據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院準(zhǔn)則， 新方法則廉價(jià)且容易實(shí)現(xiàn)。 從本質(zhì)上講,鉑在溶液中溶解， 是通過交替正負(fù)電壓在單原子層中沉積。 通過重復(fù)可快速且輕松地構(gòu)建任意原子層厚度。 上圖是鉑超薄薄膜層在金上沉積 5 秒鐘后的掃描電鏡顯微鏡圖。深色區(qū)域是未覆蓋鉑的金襯底。
三、更便宜的或更輕的碳纖維
未來的汽車需要高強(qiáng)度， 重量輕的碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)來提高汽車效率和運(yùn)行里程， 但是低成本也是取得市場(chǎng)成功的充分條件。 一個(gè)由國(guó)家實(shí)驗(yàn)室， 和在橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的碳纖維技術(shù)中心工作的產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界工作人員共同組成的團(tuán)隊(duì)正在致力于克服降低碳纖維成本的挑戰(zhàn)。 美國(guó)能源局撥給了橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 3500 萬美元的經(jīng)費(fèi)來建立和運(yùn)行這個(gè)碳纖維技術(shù)中心。 這其中包括了一個(gè)年產(chǎn)能 25 噸新碳纖維材料的小規(guī)模試驗(yàn)場(chǎng)。 上圖是用于制備碳纖維的聚合樹脂。
四、大型磁鐵
稀土材料因?yàn)榫邆浞浅：玫拇盘匦裕?對(duì)于制備風(fēng)力渦輪機(jī)， 電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車以及家用電子器件至關(guān)重要。 但是同時(shí)他們也具有價(jià)格敖貴和來源單一（只有中國(guó)有） 的特點(diǎn)。 然而， 根據(jù)美國(guó)電子能源公司的消息， 電動(dòng)機(jī)使用磁鐵將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能， 一個(gè)很小尺寸的燒結(jié)的稀土磁體便能夠產(chǎn)生非常強(qiáng)大的磁場(chǎng)， 這使制造商能夠制備更小和更輕的汽車成為可能。這家公司已經(jīng)與美國(guó)特拉華大學(xué)研究人員合作以尋找一種能夠?qū)⑾⊥链盆F的電阻率提高至少 30%的制備工藝。 他們的目標(biāo)是利用電阻率增加的磁鐵即使在汽車高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也能降低發(fā)動(dòng)機(jī)的效率損失。 上圖便是塊狀的鍍鎳的釹磁鐵， 是世界上使用最廣泛的一種稀土磁鐵之一。
三位芝加哥大學(xué)的化學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新方法裝配他們稱之為“原子設(shè)計(jì)師”的新型材料，它有巨大的潛能和能廣泛地應(yīng)用。這些設(shè)計(jì)原子為納米晶體——微小晶體陣列足夠小以致新的量子現(xiàn)象開始出現(xiàn),但尺寸也足以實(shí)現(xiàn)新功能材料和性能,這可用于收集太陽能和實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算。 圖中化學(xué)系副教授格雷格?恩格爾,在調(diào)用于解剖納米晶體之間耦合的飛秒激光系統(tǒng)。
六、堅(jiān)硬固體涂料
來自橡樹嶺和勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的工程師， 科羅拉多礦業(yè)學(xué)院的和其他地方的工程師已經(jīng)設(shè)計(jì)出一種用于工業(yè)鉆頭,鉆孔和刀具的耐極端情況， 鐵基的玻璃合金涂層， 從而增強(qiáng)這些裝置在高載荷情況下的斷裂強(qiáng)度。納米盾涂料——納米尺寸非常堅(jiān)硬價(jià)格并不敖貴的激光沉積涂料的簡(jiǎn)稱， 它需要用激光融化刀具和其它隧道鉆孔工具表面的合金粉末。 這種涂層遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的像碳化鎢鈷材料便宜， 而且它們的運(yùn)行壽命更長(zhǎng)， 進(jìn)而提高了隧道鉆頭打孔的效率。
七、廢物轉(zhuǎn)化為能源熱電技術(shù)
西北大學(xué)和密歇根州立大學(xué)的科學(xué)家們展示了一種熱電材料能高效轉(zhuǎn)化廢熱為電能。這是好消息如果你考慮到將近三分之二的能源輸入丟失作為廢熱?，F(xiàn)有熱電材料的低效率限制了他們的商業(yè)用途。 創(chuàng)紀(jì)錄性、 環(huán)保穩(wěn)定的方法預(yù)計(jì)將 15-20%的廢熱轉(zhuǎn)化成有用的電能,讓更大的工業(yè)采用熱電技術(shù)。 廢熱回收系統(tǒng)可以連接,例如,車輛排放或從玻璃制磚工廠， 煉油廠,化石燃料發(fā)電廠以及大型運(yùn)輸和油輪處理的排放。
八、導(dǎo)電油墨
量子-電子法可制作奇特但有用的內(nèi)部絕緣、 表面導(dǎo)電的半導(dǎo)體。 材料大部分區(qū)域作為絕緣體,阻礙電子運(yùn)動(dòng)， 然而表面是非常好、 像金屬的導(dǎo)體， 能讓電子以近光速自由運(yùn)動(dòng),不受通常材料中阻礙電子運(yùn)動(dòng)的雜質(zhì)的影響。 不含金屬的導(dǎo)電油墨在印刷電子材料發(fā)揮重要作用，應(yīng)用于顯示屏、 傳感器和電池。 例如,伊利諾斯州大學(xué)的研究人員創(chuàng)造了一個(gè)銀基電動(dòng)油墨在蒸發(fā)時(shí)留下導(dǎo)電材料痕跡。 新配方比傳統(tǒng)的電子墨水更易使用,與許多材料粘附性好， 在較低溫度下使用一個(gè)簡(jiǎn)單的桌面設(shè)備就可打印。
九、真菌泡沫
從最初構(gòu)想得到一種廉價(jià)的、 綠色的以及泡沫聚苯乙烯的高效替代品， Ecovative 設(shè)計(jì)公司通過農(nóng)作物廢料、 植物的莖及大米和小麥殼以及緊連在一起的木須（菌絲） 來制備蘑菇包裝材料。 公司目前正利用這些蘑菇材料來生產(chǎn)能夠用于生物降解的替代者， 使之能夠降解汽車保險(xiǎn)杠， 門， 屋頂， 引擎室， 行李箱襯墊， 儀表盤和座位里面使用的以石油為原料的塑料泡沫。 另外一個(gè)潛在的應(yīng)用包括桌面， 沖浪板和衣服的降解。
