仿生塑料

哈佛大学Wyss研究所提供

仿生塑料：轻到足够允许飞行，薄到足够适应灵活性，坚固到足够保护其主人，自然昆虫表皮—发现于苍蝇和草蜢坚硬的外皮里—提供了其主人以保护而不增加重量或体积。哈佛大学仿生工程Wyss研究所的研究人员已经开发出一种称为“史莱克”的新材料，复制了昆虫表皮的强度、耐久性和多功能性。“史莱克”—如此称谓是因为其是由通常从丢弃的虾壳中提取的壳质和来源于蚕丝的丝素蛋白组成—可用于制造迅速降解的垃圾袋、包装材料和尿布。作为一种特别坚固的生物相容性材料，它也可用于缝合承受高负荷的伤口，例如疝修补或作为组织再生的支架。

超薄铂

由GOKCEN/国家标准和技术研究所提供

超薄铂：氢燃料电池车辆可以在未来提供清洁交通运输，但他们仍然昂贵，部分原因是因为他们使用贵金属铂，以促进在电池内产生电的化学反应。一种快速、廉价地沉积铂超薄层的新方法会使减少用于燃料电池催化剂金属用量变得更为实际，从而大大降低其成本。应用铂原子厚度层的现行方法—主要是原子层沉积—速度慢而且复杂。据国家标准和技术研究所所说，这种新方法既便宜又容易实施。本质上，溶液中溶解的铂通过交替施加正电压和负电压而沉积在单原子厚层中。重复可以快速、容易地生成所需原子厚度层。此处显示的是一层沉积在黄金上五秒后的超薄铂薄膜层的一张扫描隧道显微镜图像。较暗的区域是暴露的金基底层，尚未被铂所覆盖。

更便宜、更轻的碳纤维

由橡树岭国家实验室提供

更便宜、更轻的碳纤维：未来的汽车将需要结实、重量轻的碳纤维复合材料结构，以提高效率和行驶范围，但市场成功需要低成本的纤维。从事于橡树岭国家实验室碳纤维技术设备工作的国家实验室、工业界和学术界的联盟正在努力克服制造出更便宜的碳纤维的挑战。美国能源部给予了橡树岭3500万美元奖励，以建造和运行实验室，其中包括一个能够生产多达一年25吨新碳纤维材料的试验工厂。图为一种用于制造碳纤维的聚合树脂。

超级磁铁

由IMAGES-OF-ELEMENTS.COM通过维基共享资源提供

超级磁铁：稀土材料因为具有强大的磁性，对于风力涡轮机、电动汽车和混合动力汽车以及消费性电子产品的制造至关重要。然而，他们也很昂贵，而且几乎全部来自于同一个来源—中国。根据Electron Energy公司的说法，尽管电动机利用磁铁将电能转化为机械能，但烧结的稀土磁体在小尺寸上产生了难以置信的强大磁场，使制造商能够制造更小、更轻的发动机。该公司与Delaware大学的研究人员合作开发了一种制造工艺，使烧结稀土磁体的电阻率至少提高了30%。他们的目标是制造出具有更高电阻率的磁体，即使电动机在高速运转时也能降低电机效率损失。此处展示的是镀镍的钕磁铁块，它是最广泛使用的一种稀土磁体。

设计师纳米晶体

由芝加哥大学/CHRIS STRONG提供

设计师纳米晶体：三位芝加哥大学的化学家创造了一种新的方法来将他们所谓的“设计师原子”聚集到具有广泛的潜在有用的属性和功能的新材料内。这些设计师原子是纳米晶体，微小晶体阵列足够小以至于新的量子现象开始出现，但又足够大，以提供可用于收集太阳能和提供量子计算的新功能材料和物质的构造块。Greg Engel，化学副教授，此处拍摄正在调节用于仔细分析纳米晶体间耦合的飞秒激光系统。

坚如岩石的涂层

由橡树岭国家实验室提供

坚如岩石的涂层：来自橡树岭和Lawrence Livermore国家实验室、Colorado矿业大学以及其他地方的工程师为工业钻头、钻孔和道具设计了顶级的、铁基的、玻璃状的合金涂层，使这种设备在重载下更能抵抗断裂。纳米防护涂层，纳米超硬廉价激光沉积涂层的简称，需要用激光器将合金粉末熔化到刀具以及其他隧道钻孔工具的表面。涂层成本远远低于普通材料，如碳化钨钴硬质合金，其较长的使用寿命提高了隧道掘进过程的效率。

废物发电的热电元件

由通用汽车提供

废物发电的热电元件：西北大学和密歇根州立大学的科学家们已经证明了一种能高效地将废热转化为电能的热电材料。如果你认为几乎三分之二的能源投入都作为废热而损失掉了，那真是个好消息。现有热电材料的低效率限制了它们的商业用途。该项创纪录的、环境稳定的制定方法有望将废热的15%到20%转化为有用的电，能够使热电元件更多的工业采用。例如，废热回收系统可以连接到汽车排气管，或者可以处理来自玻璃和砖制造厂、炼油厂、化石燃料发电厂以及大型运输船和油轮的废气。

电子墨水

由ILLINOIS大学 / S. BRETT WALKER提供

电子墨水：量子电子魔法可以制造出奇怪而有用的半导体，其在里面是绝缘体，在表面是导体。大部分材料起着阻挡电子流的绝缘体的作用，而表面是一种非常好的、类金属导体，它能使电子以近乎光速的速度自由移动，而不受通常阻碍通过材料电子运动的杂质的影响。无金属的导电墨水将在制造用于显示屏、传感器和电池的印刷电子材料中发挥作用。例如，Illinois大学研究人员发明了一种基于银的电子墨水，其在蒸发时留下导电材料的痕迹。新配方比传统的电子墨水更容易制作，附着在许多材料上，并且可以使用较简单的台式设备在较低温度下打印。

真菌泡沫

由VIA FLICKR的MYCOBOND提供

真菌泡沫：最初设想作为一种性价比高、环保、高性能的对于泡沫聚苯乙烯的替换物，Ecovative设计公司由农作物废料植物秸秆、水稻和小麦壳与蘑菇的根部粘结一起制造出蘑菇包装（称为菌丝体）。该公司正在调整其蘑菇原料以生产出用在汽车保险杠、门、顶盖、发动机舱、汽车行李箱衬层、仪表盘以及座位的石油基塑料泡沫的替换物。其他潜在的用途包括桌面、冲浪板和服装。