能源材料主要有太陽能電池材料、儲氫材料、固體氧化物電池材料等。
太陽能電池材料是新能源材料，IBM公司研制的多層復合太陽能電池，轉換率高達40%。
氫是無污染、高效的理想能源，氫的利用關鍵是氫的儲存與運輸，美國能源部在全部氫能研究經費中，大約有50%用于儲氫技術。氫對一般材料會產生腐蝕，造成氫脆及其滲漏，在運輸中也易爆炸，儲氫材料的儲氫方式是能與氫結合形成氫化物，當需要時加熱放氫，放完后又可以繼續充氫的材料。現如今的儲氫材料多為金屬化合物。如LaNi5H、Ti1.2Mn1.6H3等。
固體氧化物燃料電池的研究十分活躍，關鍵是電池材料，如固體電解質薄膜和電池陰極材料，還有質子交換膜型燃料電池用的有機質子交換膜等。
智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設計材料之后的第四代材料，是現代高技術新材料發展的重要方向之一。國外在智能材料的研發方面取得很多技術突破，如英國宇航公司的導線傳感器，用于測試飛機蒙皮上的應變與溫度情況;英國開發出一種快速反應形狀記憶合金，壽命期具有百萬次循環，且輸出功率高，以它作制動器時、反應時間僅為10分鐘;形狀記憶合金還已成功在應用于衛星天線等、醫學等領域。
另外，還有壓電材料、磁致伸縮材料、導電高分子材料、電流變液和磁流變液等智能材料驅動組件材料等功能材料。
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