引言：研究人员正在致力于开发先进的泡沫、涂料、金属和其他物质使我们的房屋，汽车和电子产品更节能和环保。

　　制造业的未来取决于一系列技术突破，如机器人，传感器和高性能计算，等等。但是材料制造商使用什么性能的材料和如何来制备这些设备将具有非常的影响。新材料改变生产过程和最终使用结果。

　　《科学美国人》特别报道“如何制造下一个大突破”中，展示了几个正在研发的新材料帮助发明家和工程师开发下一代技术。这些成分包括超绝缘气凝胶宇航服、建筑工程中的高韧性混凝土布料和可代替有毒塑料的复杂天然高分子材料。

　　然而，先进材料的阵容只触及表面。例如，汽车制造商正在开发多孔聚合物和强度高、比钢轻的新型钢合金，使车辆更安全、更节能。环保企业家开发菌基包装材料作为可降解泡沫塑料的替代品。

　　下面的幻灯片介绍一些材料，是制造商终有一天会用于来制造我们使用东西。

　　仿生学塑料：
 

　　在家蝇和蚱蜢坚硬的外骨骼中发现了一种自然昆虫表皮，它有足够轻的重量保证飞行，足够薄以保障弹性和足够的强度以保护它的身躯。这种表皮能够在不增加重量或体积的情况下给躯体提供保护。哈佛大学生物工程研究所工程研究员发现了一种称之为Shrilk 的新材料以复制昆虫表皮的强度、耐用性和多功能性。Shrilk,之所以这样命名是因为这种材料包含了从废弃的虾壳（shrimp shells）和蚕丝（silk）蛋白的蛋白质中提取出的壳质，能够用来制备可以迅速降解的垃圾袋，包装袋和尿布。

　　作为一种异常坚硬，具有生物相容性的材料，它也能够被用于需要承受高载荷的伤口缝合，比如在疝修补或者用作组织再生的支架。

　　超薄铂：
 

　　将来，氢燃料电池汽车可作为清洁的交通工具，但他们仍然昂贵的部分原因是他们使用贵金属铂，促进电池内的化学反应，产生电能。快速而低成本的一种新方法沉积超薄层铂，可减少燃料电池中使用的金属催化剂，从而大大降低成本。当前应用石墨烯铂的主要方法--原子层沉积，低效而复杂。根据美国国家标准与技术研究院准则，新方法则廉价且容易实现。从本质上讲，铂在溶液中溶解，是通过交替正负电压在单原子层中沉积。通过重复可快速且轻松地构建任意原子层厚度。上图是铂超薄薄膜层在金上沉积5秒钟后的扫描电镜显微镜图。深色区域是未覆盖铂的金衬底。

　　更便宜和更轻的碳纤维：
 

　　未来的汽车需要高强度，重量轻的碳纤维复合材料结构来提高汽车效率和运行里程，但是低成本也是取得市场成功的充分条件。一个由国家实验室，和在橡树岭国家实验室的碳纤维技术中心工作的产业界和学术界工作人员共同组成的团队正在致力于克服降低碳纤维成本的挑战。美国能源局拨给了橡树岭国家实验室3500万美元的经费来建立和运行这个碳纤维技术中心。这其中包括了一个年产能25吨新碳纤维材料的小规模试验场。上图是用于制备碳纤维的聚合树脂。

　　大型磁铁：
 

　　稀土材料因为具备非常好的磁特性，对于制备风力涡轮机，电动汽车和混合动力汽车以及家用电子器件至关重要。但是同时他们也具有价格敖贵和来源单一（只有中国有）的特点。然而，根据美国电子能源公司的消息，电动机使用磁铁将电能转换成机械能，一个很小尺寸的烧结的稀土磁体便能够产生非常强大的磁场，这使制造商能够制备更小和更轻的汽车成为可能。这家公司已经与美国特拉华大学研究人员合作以寻找一种能够将稀土磁铁的电阻率提高至少30%的制备工艺。他们的目标是利用电阻率增加的磁铁即使在汽车高速运转时也能降低发动机的效率损失。上图便是块状的镀镍的钕磁铁，是世界上使用最广泛的一种稀土磁铁之一。