1)陶瓷和玻璃

陶瓷和玻璃工程是最古老的科学领域之一，第一批陶瓷器皿起源于大约 12,000 年前。除了餐具、马桶、水槽和窗户等日常用品，近几十年来也出现了许多高科技应用，比如大猩猩玻璃——一种用于几乎所有触摸屏的高强度、耐用玻璃——已经彻底改变了许多技术领域。在医疗方面，陶瓷的耐用性和强度使其成为许多关节置换术的核心组成部分。

2)聚合物

聚合物科学家主要研究塑料和弹性体——由长链状分子组成的相对较轻且通常具有柔韧性的材料。从塑料饮水瓶到汽车轮胎，再到防弹凯夫拉尔背心，聚合物在我们的世界中发挥着深远的作用。科学家们致力于制造具有特定应用所需的强度、柔韧性、硬度、热性能和光学特性的塑料，同时也面临一些挑战，包括开发可在环境中分解的塑料以及制造用于挽救生命的医疗程序的定制塑料。选择该领域的学生需要很强的有机化学技能。

3)金属

冶金科学历史悠久。人类使用铜已有10,000多年的历史，而强度更高的铁可追溯到3,000多年前。事实上，冶金学的进步可以与文明的兴衰联系起来，要归功于它们在武器和盔甲中的应用。如今，冶金仍然是军事的重要领域，但它在汽车、计算机、航空和建筑行业也发挥着重要作用。冶金学家经常致力于开发具有特定应用所需的强度、耐用性和热性能的金属和金属合金。

4)电子材料

从广义上讲，电子材料是用于制造电子设备的任何材料。材料科学的这个子领域涉及导体、绝缘体和半导体的研究。计算机和通信领域对电子材料专家的依赖程度很高，在可预见的未来，对专家的需求仍将保持强劲。太阳能等可再生能源也依赖于电子材料，在这方面仍有很大的效率提升空间。

5)生物材料

“生物材料”指的是与生命系统相互作用的材料，包括但不限于塑料、陶瓷、玻璃、金属或复合材料，具有与医疗或诊断相关的某些功能。人造心脏瓣膜、隐形眼镜和人造关节都是由生物材料制成的，这些生物材料具有特定的特性，可以与人体协同工作。新兴的研究领域有人造组织、神经和器官等。

6)3D打印

3D打印的优势在于小批量生产，仅制造所需的东西(称为“快速原型制作”)，从而节省时间和材料，避免浪费。现在有越来越多的可用源材料，例如金属、合金和陶瓷粉末，可以用于逐层构建大型物体;可以生产先进的医疗假肢及航空航天和汽车零件;未来还可能会扩展到纳米级，允许原子级的构建。

7)光学材料与照明

从激光晶体到 LED，先进的光学材料在高科技领域无处不在。通过材料科学，科学家们可以制出防弹、防碎、触敏、导电及对光和温度波动敏感的玻璃。常见的照明设备如发光二极管 (LED)，由氮化镓 (GaN) 等半导体组成，可用于制作节能灯泡、电视和智能手机等电子设备的显示屏。目前人们正在开发使用替代材料来生产 LED，以提高效率和性能，尤其是亮度和颜色质量，如有机半导体 (OLED) 和量子点 (QLED) 。

8)薄膜沉积

薄膜沉积工艺的各种技术对于所有高科技领域都至关重要，包括集成电路、半导体晶体和纳米材料的制造等等。“沉积”最薄的材料层是通过“溅射”等物理或化学方法实现的，通过离子轰击将目标材料去除并转化为定向气相/等离子相。

9)卫星

材料科学是太空探索的基础。外太空环境十分恶劣，这就需要能够承受进出地球大气层的高温以及太阳辐射持续轰击的材料。由高纯度氧化物制成的超白抗反射涂层、由铝和铍制成的超强和超轻的耐火结构合金以及由铱(已知的最低腐蚀金属)制成的部件已成为建造航天器和卫星的标准。