結(jié)構(gòu)化材料

具有量身定制的材料特性和響應(yīng)，使用結(jié)構(gòu)化材料進(jìn)行輕量化，可以提高能效、有效負(fù)載能力和生命周期性能以及生活質(zhì)量。未來的研究方向包括開發(fā)用于解耦和獨(dú)立優(yōu)化特性的穩(wěn)健方法，創(chuàng)建結(jié)構(gòu)化多材料系統(tǒng)等。

能源材料

研究發(fā)展方向包括持續(xù)研發(fā)非晶硅、有機(jī)光伏、鈣鈦礦材料等太陽能轉(zhuǎn)換為電能的材料，開發(fā)新的發(fā)光材料，研發(fā)低功耗電子器件，開發(fā)用于電阻切換的新材料以促進(jìn)神經(jīng)形態(tài)計(jì)算發(fā)展。

極端環(huán)境材料

極端環(huán)境材料是指在各種極端操作環(huán)境下能符合條件地運(yùn)行的高性能材料。研究方向包括基于科學(xué)的設(shè)計(jì)開發(fā)下一代極端環(huán)境材料，如利用對(duì)材料中與溫度相關(guān)的納米級(jí)變形機(jī)制的理解來改進(jìn)合金的設(shè)計(jì)，利用對(duì)腐蝕機(jī)理的科學(xué)理解來設(shè)計(jì)新的耐腐蝕材料，理解極端條件下材料性能極限和基本退化機(jī)理。

碳捕集和儲(chǔ)存的材料

該領(lǐng)域包括基于溶劑、吸附劑和膜材料的碳捕集，金屬有機(jī)框架等新型碳捕集材料，電化學(xué)捕集，通過地質(zhì)材料進(jìn)行碳封存。其中，潔凈水的材料問題涉及膜、吸附劑、催化劑和地下地質(zhì)構(gòu)造中的界面材料科學(xué)現(xiàn)象，需要開發(fā)新材料、新表征方法和新界面化學(xué)品?？稍偕茉磧?chǔ)存方面的材料研究基于研發(fā)多價(jià)離子導(dǎo)體和新的電池材料以提高鋰離子電池能量密度，研發(fā)高能量密度儲(chǔ)氫的新材料以實(shí)現(xiàn)水分解/燃料電池能量系統(tǒng)。

納米材料

納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍（1-100nm）或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料，由于納米微粒的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等，使得其在磁、光、電、敏感等方面呈現(xiàn)常規(guī)材料不具備的特性。因此納米微粒在磁性材料、電子材料、光學(xué)材料、高致密度材料的燒結(jié)、催化、傳感、陶瓷增韌等方面有廣闊的應(yīng)用前景。