Η Θεματική Ενότητα (Θ.Ε.) έχει ως σκοπό να τεθούν οι επιστημονικές βάσεις και να δοθούν τα εργαλεία για την παρασκευή και τον χαρακτηρισμό νέων υλικών. Θα γίνει αναφορά στη δομή των υλικών και στην απορρέουσα τεχνολογική τους σημασία. Θα γίνει αναφορά στη χρήση αυτών των υλικών για την παραγωγή και αποθήκευση ενέργειας. Θα δοθούν οι απαραίτητοι ορισμοί και η ορολογία για την ομαλή διεξαγωγή της Θ.Ε. Θα γίνει γενική αναφορά στις ιδιότητες των υλικών. Θα δοθούν ορισμοί των ιδιοτήτων, όπως της ηλεκτρικής αγωγιμότητας, της κατανόησης του τρόπου επιρροής της μικροδομής στη θερμική αγωγιμότητα των υλικών και στην αντίστασή τους σε ηλεκτροχημική καταπόνηση και θερμικούς αιφνιδιασμούς.

Επίσης, θα γίνει λεπτομερής αναφορά στις ηλεκτρικές ιδιότητες των υλικών. Θα δοθούν ορισμοί και θα εξηγηθούν φαινόμενα που σχετίζουν τη δομή με την ηλεκτρική αγωγιμότητα (Νόμος του Ohm, αγωγοί και ημιαγωγοί, μονωτές και διηλεκτρικές ιδιότητες). Θα γίνει αναφορά στις μηχανικές ιδιότητες των υλικών. Θα δοθούν ορισμοί και θα εξηγηθούν φαινόμενα μηχανικής συμπεριφοράς σε μακροκλίμακες και σε μικρές κλίμακες μήκους. Θα γίνει αναφορά σε διάφορα είδη υλικών, όπως μεταλλικά υλικά, κεραμικά και γυαλιά, πολυμερή και σύνθετα υλικά, ηλεκτρονικά, μαγνητικά και φωτονικά υλικά. Θα γίνει, επίσης, αναφορά στα πεδία εφαρμογών των εκάστοτε υλικών. Θα γίνει αναφορά σε υλικά για πράσινες μορφές παραγωγής ενέργειας, καθώς και σε υλικά για αειφόρο ανάπτυξη. Θα γίνει αναφορά στη διάβρωση και φθορά των υλικών, τα οποία καθορίζουν εν τέλει τη χρονική διάρκεια της εφαρμογής τους. Για την καινοτόμο ενσωμάτωση υλικών με ασφαλή τρόπο σε μια σχεδιαστική κατασκευή είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τις ιδιότητες και τη λειτουργικότητα των υλικών μέσω του ελέγχου της δομής τους και των τεχνικών κατεργασίας τους. Για αυτό τον λόγο θα τεκμηριωθούν κριτήρια για την επιλογή υλικών για καινοτόμες εφαρμογές με έμφαση στη χημική μηχανική περιβάλλοντος και τις απαιτήσεις που απορρέουν από αυτή.