从70年代的能源危机以来,新能源的开发和节能技术引起了普遍重视．这些技术中除核反应堆已经进入实用阶段,其他都比较年轻．例如,太阳能、深层地热和氢能等还存在各种各样的问题．一些过去进展缓慢的领域,如煤的气化和液化,重新成为研究的重点．从目前的情况看,这些技术的突破,在很大程度上将依赖于新材料的进展,目前使用的材料大多不能满足苛刻的工作环境要求。

自从1957年第一座核电站运转以来,世界上已建成约300 座核电站,1990年其发电量占总电量的10％．第一代核反应堆为重水堆、石墨气冷堆和轻水堆；第二代为高温气冷堆；第三代为快中子增殖堆．目前80％反应堆为轻水堆,而所用材料的要求一代比一代严格。

核反应堆材料涉及到核燃料、中子减速材料、中子反射材料、屏蔽材料和结构材料等,要求都很严格．对于高速增殖反应堆来说,未解决的问题更多．例如,装铀材料的细管使用有钼316 的不锈钢制造,它遭受大量中子辐射,并与高化学活性的钠接触,环境极端恶劣,其寿命期使人担心．今后十年左右,初期建造的反应堆已面临分解处理复杂等问题,如何延长未来反应堆的寿命,是一项重点研究课题．1979年,美国三里岛核电站发生事故,舆论哗然．最后调查表明,是由于控制人员操纵错误而使含放射性的冷却水泄漏,与材料无直接关系,才平息了人们的议论．反之,如果材料上出现漏洞,核反应堆会被取缔。

太阳能利用是一项正在发展中的技术．日本已在春川县建成一座1000千瓦的实验发电装置．太阳能是一种稀薄的能源,每平方米最多为一千瓦,而按目前太阳能装置的转换效率(约为10％),则只能获得0.1 千瓦．唯一可行的办法是改进材料,提高反射镜的反射效率和集热效率．现在太阳能电池的转换效率有所提高,为约13％左右,但硅、镓半导体的价格很高,很难大规模使用．此外太阳能电站多位于沙漠和偏僻地区,输电材料也待改进．由此可见,太阳能的利用是否能够普及,有赖于材料科学家的努力。

地热发电始于意大利,至今已有一个多世纪的历史．今天地热电站已遍及新西兰、美国、日本和菲律宾等国．地热发电站的关键问题是耐腐蚀材料和高效率的热交换器．一般地热发电站利用的热源温度在100℃以下,要通过低沸点的工质(如氟利昂)蒸汽才能带动汽轮机工作．近年来,美国在新墨西哥洲芬顿山开凿深井,利用热干岩的热量发电,引起了人们的注意．热干岩发电工程分为两期,第一期1978年完成,由注水井和采热井组成的竖井对深度为3000 米、底部有一块有效直径约60 米的人工破碎岩石区,有效传热面积约8000 平方米,当注入冷水后,可以采出温度200℃的热水,相当于每天4500 千瓦的热能。

随后又开始规模更大的第二期计划,将井深由3000 米增加到4000 米．经过多次人工破碎作业,使总传热面积扩大到100－200 万平方米,井底水温相应提高到250－275℃,这样竖井对提供的热量达到2－5 万千瓦．竖井穿过层层的花岗岩达到了6000 米的深度,注水井弯入采热井的底部,中间为相距330 米高的人工破碎区．即使估计低一些,水温为160℃,所采的热量仍足以带动一台五万千瓦的发电机组,而发电余热还可供温室和取暖使用。

地下热水中经常含有硫酸钾、硫化氢等硫腐蚀物质,温度越高腐蚀越严重．竖井的使用寿命估计为25年,但目前的耐硫化钢可能维持不了如此长的使用期,这样将给维修带来很大的困难．现正在发展更好的耐硫化钢和寻找代用材料,可能陶瓷涂层有助于延长寿命。

氢作为一种新型能源也引起了人们重视．氢是一种无色、无嗅的可燃性气体,因此可做燃料使用．氢气一般用高压钢瓶储存,即使加压到150 个大气压,所装氢气重量还不到钢瓶重量的百分之一,显然这种方法不适于工业上和生活上大量用氢的场合。

近年来普遍认为液氢是一种更理想的燃料,将氢气经140 个大气压压缩,同时用液氨或液态空气冷却,即可获得液氢．液氢是一种清洁的燃料,它的燃烧过程只产生水蒸汽及少量氧化氮,不会污染环境．航天飞机的主发动机使用的燃料为液氧和液氢,以液氢为燃料的汽车和飞机正在设计中．液氢使用中最大的问题是运输和储存,液氢必须储存在与空气隔绝的高压容器内,加以它的沸点在常压下为-253℃,许多金属在这样低的温度下都会发生脆化,所以必须采用超低温钢制造．同时为了隔热保冷,储箱外面包覆一层聚苯撑氧泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料或玻璃纤维套等,比普遍用的油箱复杂得多。

现在有一种新的储氢方法,就是利用某些合金与氢反应吸收大量氢气,吸氢量高达体积的数十倍或上千倍,而加热以后又很容易使氢气再释放出来,这些合金为钛合金、镧镍合金和镁镍合金等,所形成的金属氢化物是固体,因此储存时不需要高压和低温．这些合金材料对于氢的利用将起到重要的作用。