Les matériaux sont les constituants clefs de tous les systèmes techniques (les ordinateurs, les moteurs thermiques et électriques, les batteries, les panneaux solaires, etc.), dont le fonctionnement dépend de façon critique des propriétés et de la structure de ces matériaux (par exemple, la conductivité électrique et thermique, la résistance mécanique, etc.). Il en existe de très nombreux, avec des fonctions adaptées à des usages spécifiques à certaines industries (l’automobile, l’électronique par exemple).
La mise au point de matériaux nouveaux (avec une composition atomique ou moléculaire inusitée), associée à des fonctionnalités spécifiques (conductivité électrique ou thermique, résistance mécanique élevée, etc.) nécessite de longs travaux de recherche-développement (R&D) afin de découvrir de nouvelles fonctionnalités associées à de nouvelles structures solides (cristallines ou amorphes) ou liquides (des électrolytes de batterie, par exemple). Ainsi la mise au point de nouvelles batteries lithium-ion accorde-t-elle une priorité à la découverte d’électrolytes solides pour remplacer les électrolytes liquides actuels, afin d’éviter les fuites et les incendies, et d’augmenter leur densité énergétique — ils doivent avoir une bonne conductivité ionique.
Les chercheurs et les ingénieurs disposent de modèles et d’importantes bases de données sur les matériaux (leurs propriétés et leurs structure
