Với những lo ngại ngày càng tăng về tác động môi trường và sức khỏe của thuốc trừ sâu hóa học thông thường, có một sự thay đổi đáng chú ý đối với các lựa chọn thay thế sinh học. Xu hướng này được thúc đẩy bởi nhu cầu toàn cầu về thực hành nông nghiệp bền vững và các sản phẩm an toàn hơn, thân thiện với môi trường hơn. Tuy nhiên, vẫn tồn tại một thách thức đáng kể: hiệu quả tương đối thấp của thuốc trừ sâu sinh học.

Bệnh Alzheimer (AD) là một bệnh thoái hóa thần kinh, chủ yếu ảnh hưởng đến những người trên 65 tuổi. Tuy nhiên, hầu hết bệnh nhân chỉ được chẩn đoán khi có các triệu chứng đáng kể xuất hiện, khi đó bệnh lý não nghiêm trọng và hiện tượng chết tế bào thần kinh đã xảy ra, làm teo não đáng kể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng.

Cảm biến lực được sử dụng trong rất nhiều ứng dụng và một trong những phương pháp phát hiện chính là sử dụng cảm biến điện dung. Các hệ thống cảm biến này dựa trên công nghệ tấm song song và MEMS. Lực được phát hiện bằng sự thay đổi giá trị điện dung. Phản ứng này là phi tuyến tính đối với phạm vi tải và dẫn đến sự không khớp giữa nhận thức của người vận hành và mức đầu ra thực tế. Các hệ thống này cũng khó mở rộng quy mô do chi phí MEMS cao hơn cho các cảm biến có kích thước lớn hơn.

Lượng đường trong máu cao ở bệnh tiểu đường có thể dần dần làm tắc nghẽn các mạch máu, làm giảm lưu lượng máu đến bàn chân và dẫn đến loét bàn chân do áp lực, các vấn đề về thần kinh và tuần hoàn kém. Theo truyền thống, những vấn đề này được phát hiện bằng xét nghiệm sợi đơn, nhưng nó không có tác dụng phòng ngừa và có thể bỏ sót các dấu hiệu loét sớm.

Công nghệ pin lithium-ion sử dụng vật liệu cực dương than chì được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử, xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng. Tuy nhiên, đối với các ứng dụng sạc/xả cực nhanh, công suất cao, ví dụ như phanh tái tạo trong ô tô, xe buýt điện, pin cho ngành máy bay/hàng hải, vật liệu cực dương than chì ít được ưa chuộng hơn do hạn chế về an toàn và hiệu suất.

Bã cà phê đã qua sử dụng là một trong những chất thải thực phẩm chính được tạo ra trên toàn cầu với hàng triệu tấn bị thải bỏ mỗi năm. Có thông tin cho rằng chỉ có 6% cà phê nguyên chất có thể được sử dụng để pha một tách cà phê và phần còn lại là không ăn được và không có giá trị đối với ngành. Do đó, một lượng lớn bã cà phên hiện đang được tạo ra từ ngành công nghiệp cà phê và được xử lý tại các nhà máy đốt hoặc bãi chôn lấp.

Công nghệ cuộn dây ba chiều (3D) là một bước phát triển đáng kể trong lĩnh vực sản xuất cuộn dây, cho phép tạo ra các cấu trúc cuộn dây nhỏ hơn, hiệu quả hơn và phức tạp hơn. Nhu cầu cuộn dây 3D xuất phát từ nhu cầu ngày càng tăng về các thiết bị điện tử nhỏ gọn, hiệu suất cao trong các ứng dụng khác nhau như thiết bị y tế, ô tô, hàng không vũ trụ và thiết bị truyền thông. Những thiết bị này yêu cầu cuộn dây có thể vừa với không gian chật hẹp hơn và hoạt động ở tần số cao hơn. Ngoài ra, nhu cầu về cuộn dây có hình dạng và thiết kế phức tạp hơn để cải thiện hiệu suất và giảm chi phí sản xuất ngày càng tăng.

Các vết thương mãn tính, bao gồm loét do tiểu đường, vết thương phẫu thuật, chấn thương do áp lực và các vấn nguy hiểm đề khác, nhiều người nhận ra. Bệnh nhân có vết thương mãn tính có tỷ lệ sống sót sau 5 năm khoảng 70%, tệ hơn so với ung thư vú, ung thư tuyến tiền liệt và các bệnh nghiêm trọng khác. Việc điều trị vết thương cũng rất tốn kém, ước tính chi phí khoảng 28 tỷ USD mỗi năm chỉ riêng ở Mỹ.

Những tiến bộ công nghệ gần đây đã cho phép phát triển các thiết bị y tế tiên tiến mới, bao gồm robot phẫu thuật, cảm biến có thể theo dõi các quá trình sinh lý và nền tảng VR để đào tạo bác sĩ. Mục tiêu lâu dài của các kỹ sư công nghệ y tế là tạo ra các thiết bị có thể ăn vào hoặc đưa vào cơ thể con người để quan sát hoặc theo dõi hoạt động của các cơ quan cụ thể.

Công nghệ nano đang mở ra những khả năng mới cho nông nghiệp, giúp tăng cường hiệu quả sản xuất và bảo vệ môi trường. Các nhà nghiên cứu đang phát triển và ứng dụng các hạt nano để cải thiện nhiều khía cạnh của nông nghiệp, từ tăng năng suất cây trồng đến bảo vệ cây trồng khỏi sâu bệnh.