1 、高性能轻质金属合金
随着材料技术的发展，各类航天金属材料向着更高韧性、更好的高温性能、更好的工艺性能等方向发展。采用的研发思路包括如下两种： 一是对现有材料在保持现有性能的同时，用创新的概念（ 工艺、成分、微结构） 去克服现有材料的缺陷或应用上的限制，重视传统材料的持续改进，“一材多用”成为未来的发展趋势； 二是随着纳米技术和智能制造技术的进步，可以开发更多的新型高性能材料。
2 、复合材料
未来航天复合材料技术将朝着高性能化、多功能化、低成本化方向发展，以其推动武器装备的更新换代，满足当前和未来新型航天武器装备的发展需求。其中，树脂基复合材料在第二代先进复合材料成熟应用的基础上，开始进入扩大应用与改进提高并行推进的发展阶段，尤其纤维增强热塑性树脂基复合材料在生产技术方面取得突破性进展，将为其在导弹弹体和发动机壳体等大型构件上的应用开辟广阔的空间，未来有望达到或超过热固性树脂基复合材料的性能水平，改善导弹战斗部抗冲击、抗气动加热、抗疲劳等性能； 耐高温陶瓷基复合材料将在导弹发动机、燃烧室、喉衬和喷管等部件上扩大应用范围，未来将主要解决其脆性大、抗热冲击能力较差、密度较大等问题。
3 、特种功能材料
为满足未来新一代航天器超高速度、机动飞行、重复使用等高性能指标要求，需要对现有功能材料进行改进。纳米隔热材料、功能梯度材料都是未来隔热材料发展的热点。热防护材料将向以下四个方向发展：
（1） 降低密度、减轻质量；
（2） 更高温度、更大应用范围；
（3） 不断改进工艺、提高性能和降低成本；
（4）由短时高温超高温向长时高温有氧等方向发展。开发满足新型航天器性能要求且对环境适应性好的星体/碎片防护材料同样是热点。
4 、石墨烯材料
目前，石墨烯材料在实验室内的制备已可实现，但因为成本昂贵，大多数研究还处于实验室理论研究阶段，还有大量研究工作需要做。因此，石墨烯材料技术领域总体发展趋势是： 继续寻找最佳石墨烯制作方法和改进已有的制作工艺； 进一步制作出尺寸更大、质量更高的石墨烯材料； 并不断降低石墨烯的制作成本。另外，石墨烯材料还将是超越和取代硅基CMOS 的新一代半导体材料。石墨烯薄膜形态与当前的硅平面工艺兼容且能够大规模集成，在微纳米电子方面将可能代替硅基CMOS，有望在芯片和集成电路领域引发一场革命。据专家预测，未来5 到10 年，石墨烯将成为“后硅时代”的新潜力材料，并将引导价值数万亿美元的新兴产品。
5 、超材料
超材料技术目前还处于实验室到产品的中试阶段，距离大规模产业化还有一定距离，有许多的难题有待解决，这也是未来超材料研究的方向。
（1） 超材料频段和方向的控制。从工作频段来说，超材料的频段目前还只能达到红外。为了更好地实现隐身功能，波段起码应该覆盖完整的可见光范围； 同时也需要克服其各向异性的特点，来实现更大范围内对光的控制。
（2） 超材料的产业化发展。目前实验室仅掌握了二维平面上超材料的制造工艺，而三维空间中的立体超材料还未实现； 表面工艺也仅局限在极小的区域上，距大规模的应用还有很长的路要走。
（3） 新型超材料及其功能的设计、性能优化及相关模拟仿真方法。
（4） 不同超材料之间相互作用的研究。对其规律性的研究不断提出新的理论和方法，从而推动与此相关的新理论概念、分析方法和实验测量技术的发展。