引言：研究人員正在致力于開發先進的泡沫、涂料、金屬和其他物質使我們的房屋，汽車和電子產品更節能和環保。

　　制造業的未來取決于一系列技術突破，如機器人，傳感器和高性能計算，等等。但是材料制造商使用什么性能的材料和如何來制備這些設備將具有非常的影響。新材料改變生產過程和最終使用結果。

　　《科學美國人》特別報道“如何制造下一個大突破”中，展示了幾個正在研發的新材料幫助發明家和工程師開發下一代技術。這些成分包括超絕緣氣凝膠宇航服、建筑工程中的高韌性混凝土布料和可代替有毒塑料的復雜天然高分子材料。

　　然而，先進材料的陣容只觸及表面。例如，汽車制造商正在開發多孔聚合物和強度高、比鋼輕的新型鋼合金，使車輛更安全、更節能。環保企業家開發菌基包裝材料作為可降解泡沫塑料的替代品。

　　下面的幻燈片介紹一些材料，是制造商終有一天會用于來制造我們使用東西。

　　仿生學塑料：
 

　　在家蠅和蚱蜢堅硬的外骨骼中發現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度以保護它的身軀。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。哈佛大學生物工程研究所工程研究員發現了一種稱之為Shrilk 的新材料以復制昆蟲表皮的強度、耐用性和多功能性。Shrilk,之所以這樣命名是因為這種材料包含了從廢棄的蝦殼（shrimp shells）和蠶絲（silk）蛋白的蛋白質中提取出的殼質，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，比如在疝修補或者用作組織再生的支架。

　　超薄鉑：
 

　　將來，氫燃料電池汽車可作為清潔的交通工具，但他們仍然昂貴的部分原因是他們使用貴金屬鉑，促進電池內的化學反應，產生電能。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。當前應用石墨烯鉑的主要方法--原子層沉積，低效而復雜。根據美國國家標準與技術研究院準則，新方法則廉價且容易實現。從本質上講，鉑在溶液中溶解，是通過交替正負電壓在單原子層中沉積。通過重復可快速且輕松地構建任意原子層厚度。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。深色區域是未覆蓋鉑的金襯底。

　　更便宜和更輕的碳纖維：
 

　　未來的汽車需要高強度，重量輕的碳纖維復合材料結構來提高汽車效率和運行里程，但是低成本也是取得市場成功的充分條件。一個由國家實驗室，和在橡樹嶺國家實驗室的碳纖維技術中心工作的產業界和學術界工作人員共同組成的團隊正在致力于克服降低碳纖維成本的挑戰。美國能源局撥給了橡樹嶺國家實驗室3500萬美元的經費來建立和運行這個碳纖維技術中心。這其中包括了一個年產能25噸新碳纖維材料的小規模試驗場。上圖是用于制備碳纖維的聚合樹脂。

　　大型磁鐵：
 

　　稀土材料因為具備非常好的磁特性，對于制備風力渦輪機，電動汽車和混合動力汽車以及家用電子器件至關重要。但是同時他們也具有價格敖貴和來源單一（只有中國有）的特點。然而，根據美國電子能源公司的消息，電動機使用磁鐵將電能轉換成機械能，一個很小尺寸的燒結的稀土磁體便能夠產生非常強大的磁場，這使制造商能夠制備更小和更輕的汽車成為可能。這家公司已經與美國特拉華大學研究人員合作以尋找一種能夠將稀土磁鐵的電阻率提高至少30%的制備工藝。他們的目標是利用電阻率增加的磁鐵即使在汽車高速運轉時也能降低發動機的效率損失。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。