金屬合金材料研究重點為迄今尚無法實現的在相同長度和時間尺度上進行耦合實驗和計算模擬研究；金屬合金材料加工方法和金屬合金材料組分創新，以實現下一代高性能輕質合金、超高強度鋼和耐火合金材料，金屬合金材料以及多功能高級建筑材料系統的設計和制造；理解多相高熵合金材料的固溶效應，并通過開發可靠的實驗和計算熱力學數據庫創建在常規合金中不可能出現的微結構；金屬合金材料通過實驗和建模進一步理解納米孿晶材料中的變形機制、分解應力的作用、微觀結構演變的過程和機制。

復合金材料和混合材料研究領域方面

復合金材料研究重點為在聚合物樹脂基材料和高性能纖維增強材料的成分組成上進行創新，使其具有更強的定制性和多功能性；開發可以快速評估和準確預測復合材料的復雜行為的分析和預測工具、多尺度建模工具套件；加強多維性能增強及梯度/形態關系領域的制造科學研究。鈣鈦礦合金材料未來的潛在研究方向是基于甲基銨的鈣鈦礦太陽能電池的穩定性以及有毒元素的替代研究。聚合物/納米顆粒混合材料和納米復合金材料未來的研究重點是研究外部場對活性納米粒子組裝過程的影響。研究具有分布式驅動性能的軟質和硬質復合材料，這是制備多材料機器人的理想材料。

半導體合金材料及其它電子材料領域

半導體合金材料研究重點為研究開發新材料以滿足日益復雜的單片集成器件、功能更強大的微處理器以及充分利用三維布局的芯片的需要，以用于結合存儲器和邏輯功能的新設備、能執行機器學習的低能耗架構的設備、能執行與傳統計算機邏輯和架構截然不同的算法的設備。半導體合金材料生產器件小型化和超越小型化方面的研究重點是提升極紫外（EUV）光刻的制造能力和薄膜壓電材料性能。金屬合金材料微機電系統合金材料的沉積技術和成形技術的發展有望實現物聯網。下一代信息和能源系統將需要能提供更高功率密度、更高效率和更小占位面積的新型電子合金材料和器件。集成和封裝的變化以及場效應晶體管、自旋電子器件和光子器件等新器件的出現，需要研發新合金材料來解決互連中出現的新限制。