المجال متعدد التخصصات الذي يدرس خصائص المواد وتطبيقاتها.علم المواد هو الدراسة متعددة التخصصات لبنية المواد وخصائصها وأدائها، حيث يربط بين الفيزياء والكيمياء والهندسة. ويسعى إلى فهم كيف يحدد الترتيب الذري والمجهري للمادة سلوكها العياني—مثل القوة أو الموصلية أو الاستجابة البصرية—وتصميم مواد جديدة بخصائص مرغوبة. ويدعم هذا المجال تقريبًا كل تقدم تكنولوجي، من أشباه الموصلات إلى السبائك خفيفة الوزن إلى الغرسات المتوافقة حيويًا.
ظهر علم المواد كتخصص متميز في منتصف القرن العشرين، حيث جمع بين علم المعادن والسيراميك وعلوم البوليمرات. وقد تميز تأسيس أقسام أكاديمية مخصصة في الخمسينيات والستينيات، إلى جانب صعود فيزياء الحالة الصلبة، بإضفاء الطابع الرسمي عليه.
يدرس الباحثون المواد عبر مقاييس متعددة: من البنية الإلكترونية عبر ميكانيكا الكم، إلى عيوب البلورات وحدود الحبيبات، إلى الخواص الميكانيكية والحرارية الكلية. ومن خلال التحكم في التركيب وظروف المعالجة والبنية المجهرية—على سبيل المثال، عبر صناعة السبائك أو المعالجة الحرارية أو ترسيب الأغشية الرقيقة—يقومون بتكييف المواد لتطبيقات محددة. وتكشف أدوات التوصيف المتقدمة مثل المجهر الإلكتروني وحيود الأشعة السينية السنكروتروني عن البنية الداخلية التي تحكم الأداء.
ضروري لتطوير مواد أقوى وأخف وزنًا للنقل؛ وبطاريات وخلايا شمسية أكثر كفاءة؛ ومكونات إلكترونية أسرع وأصغر؛ وطلاءات متقدمة للبيئات القاسية.
اكتشاف الموصلات الفائقة ذات درجة الحرارة العالية في عام 1986 حصل على جائزة نوبل وفتح إمكانية نقل الطاقة دون فقدان، على الرغم من أن التطبيقات العملية لا تزال محدودة بسبب الحاجة إلى تبريد شديد.
